在Cu²⁺交换的SSZ-13分子筛中引入二次金属离子可以提高其对氨选择性催化还原NO_x的催化性能，但目前，人们尚无法在分子水平揭示其本质作用。

近日，吉林大学于吉红院士，Yi Li，天津工业大学Donghai Mei通过Sm离子和Cu离子的离子交换，制备了一系列具有优良的NH3-SCR性能的Cu-Sm-SSZ-13分子筛。

文章要点

1）经水热老化后，Cu-Sm-SSZ-13的NO转化率比传统的Cu-Sm-SSZ-13（175−250 °C）高近10%，表现出较高的低温活性。

2）研究人员利用X射线衍射法、Rietveld精修和像差校正扫描电子显微镜发现，Sm离子占据了SSZ-13分子筛的六元环（6MRs）。程序升温氢还原表明，6MRs的Sm离子可以促进8MRs的[ZCu²⁺(OH)]⁺离子的形成。

3）X射线光电子能谱和密度泛函理论(DFT)计算表明，Sm³⁺向[ZCu²⁺(OH)]⁺离子之间存在电子转移，通过降低中间体（NH₄NO₂和H₂NNO）的生成活化能，促进了[ZCu²⁺(OH)]⁺离子的活性。同时，Sm³⁺与[ZCu²⁺(OH)]⁺之间的静电相互作用使[ZCu²⁺(OH)]⁺离子转化为非活性CuO_x物种的反应能垒较高，从而提高了[ZCu²⁺(OH)]⁺离子的稳定性。

4）采用实验和理论计算相结合的方法，进一步研究了Sm和Cu离子交换顺序对SSZ-13分子筛性能的影响。

本工作从机理上揭示了二次离子对Cu活性中心分布、活性和稳定性的调控作用，为设计高性能的NH₃-SCR催化剂提供了依据。

文章要点

Mengyang Chen, et al, Unveiling Secondary-Ion-Promoted Catalytic Properties of Cu-SSZ-13 Zeolites for Selective Catalytic Reduction of NO_x, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c03877

https://doi.org/10.1021/jacs.2c03877