金属基钴氧化物整体催化剂对挥发性有机物（VOCs）的氧化表现出良好的催化性能，其中氧空位起着关键的活化作用。然而，关于使用简便的方法增加整体催化剂中氧空位的报道很少。此外，关于氧空位对整体催化剂的促进机制仍不清楚。

近日，复旦大学沈伟教授报道了在泡沫镍上原位生长的富氧空位Co₃O₄纳米线（r-Co₃O₄NW@Ni泡沫），并将其作为甲醛催化氧化的高性能整体式催化剂。

文章要点

1）r-Co₃O₄ NW@Ni泡沫催化剂具有优异的催化活性和稳定性。r-Co₃O₄NW@Ni泡沫催化剂的T₁₀（HCHO转化率达到10%时的温度）(75 ℃)低于Co₃O₄ NW@Ni泡沫催化剂（100 °C）和Co₃O₄ NP催化剂（132 °C）。更重要的是，由于表面氧空位的促进作用，r-Co₃O₄ NW@Ni泡沫催化剂具有更多的活性氧物种。

2）原位漫反射红外光谱（原位DRIFTs）结果表明，甲酸盐物种是甲醛催化氧化反应的反应中间体。同时r-Co₃O₄ NW@Ni泡沫催化剂表面的甲酸盐物种活性较高，更容易参与催化反应。此外，结合计算结果，丰富的表面氧空位可以削弱O₂的吸附能，使r-Co₃O₄ NW@Ni泡沫催化剂吸附和储存更多的活性氧物种，从而促进更多的反应中间产物在氧化还原循环中以更高的速率生成。

该研究工作有望为开发高性能的整体式催化剂用于VOCs催化氧化提供新的思路。

Kaiwen Zha, et al, Insights into high performance monolith catalysts of Co₃O₄ nanowires grown on nickel foam with abundant oxygen vacancies for formaldehyde oxidation, ACS Catal., 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c02944

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c02944