A cobalt-vacant Co3O4 as a stable catalyst for room-temperature decomposition of ozone in humid air

空间速度 臭氧 催化作用 分解 氧气 相对湿度 化学 空位缺陷 金属 吸附 水蒸气 无机化学 光化学 材料科学 化学工程 物理化学 结晶学 选择性 热力学 有机化学 物理 工程类
作者
Huinan Li,Pengyi Zhang,Jingbo Jia,Xianjie Wang,Shaopeng Rong
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier]
卷期号:340: 123222-123222 被引量:12
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2023.123222
摘要

Conventionally ozone-decomposition catalysts such as MnO2 face the gradual deactivation due to occupation of reactive site, i.e., oxygen vacancy by intermediates like O22- or ubiquitous water vapor in air. Herein, we synthesized a Co2+-vacant Co3O4 (Co3−xO4) with dominant exposure of (110) facets, it maintained superior efficiency of 98% in decomposing 100 ppm ozone over 180 h under the space velocity of 1200 L/g·h at 25 ℃ and relative humidity (RH) of 50%, well beyond the performance of any reported metal oxides catalysts. Especially, it kept stable efficiency even under RH 90% and ultrahigh space velocity of 6000 L/g·h. A new ozone decomposition mechanism under humid conditions is revealed, i.e., the Co2+ vacancy significantly promotes O3 adsorption and the hydroxylation of coordination-unsaturated oxygen (CUO), and Co3+ work together with surface OH group to decompose ozone avoiding the deactivation. This study demonstrates a new way, i.e., creating metal vacancy rather than oxygen vacancy to design stable and efficient catalysts for ozone decomposition under humid conditions.
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