Características esenciales de la corriente débil para una excelente mejora de la reducción de NOx sobre un catalizador basado en V monoatómico

La sociedad humana enfrenta problemas cada vez más graves de contaminación ambiental y escasez de energía, y hasta ahora, lograr alta actividad de SCR de NH3 a temperaturas ultra-bajas (<150 °C) sigue siendo un desafío para los catalizadores a base de V con un contenido de V inferior al 2%. En este estudio, el catalizador basado en V monoatómico bajo la estrategia de asistencia de corriente débil puede convertir completamente NOx en N2 a temperatura ultra-baja con un contenido de V del 1.36%, lo que muestra las extraordinarias frecuencias de rotación (TOF145 °C = 1.97×10−3 s−1). La mejora del rendimiento catalítico se atribuye principalmente a la catálisis de mejora por corriente débil (ECWC) en lugar del campo eléctrico, lo que reduce significativamente el consumo de energía del sistema catalítico en más del 90%. La investigación del mecanismo adicional para el ECWC basado en una serie de medios de caracterización asistidos por corriente débil y cálculos de DFT confirma que los electrones migrados se concentran principalmente alrededor de los átomos individuales de V y aumentan la proporción de orbitales antienlazantes, lo que debilita el enlace químico V-O (efecto tijera electrónica) y, por lo tanto, acelera la circulación de oxígeno. La novedosa catálisis asistida por corriente en el presente trabajo puede aplicarse potencialmente a otros campos ambientales y energéticos. Lograr alta actividad de reducción selectiva de NH3 a temperaturas ultra-bajas (por debajo de 150 °C) sigue siendo un desafío para los catalizadores a base de V. Aquí, los autores exploran el efecto tijera electrónica de la catálisis asistida por corriente, que permite que un catalizador basado en V monoatómico exhiba un rendimiento de desnitrogenación excepcional a temperaturas ultra-bajas.