Synergistic double doping of Co and Cu constructs multiple active sites to achieve catalyzed degradation of toluene at high humidity

催化作用 甲苯 双金属片 苯甲醛 苯甲酸 化学 氧化物 氧化还原 化学工程 降级(电信) 矿化(土壤科学) 材料科学 无机化学 有机化学 电信 计算机科学 工程类 氮气
作者
Min Xu,Lei Wang,Yonggang Sun,Yulong Ma,Li Zhu,Yingbo Zhu,Juan Zhang,Song Qiao,Jingdan Gao,Wenxin Ji,Yuanyuan Li
出处
期刊:Fuel [Elsevier BV]
卷期号:342: 127875-127875 被引量:28
标识
DOI:10.1016/j.fuel.2023.127875
摘要

Developing high water resistance, efficient, and stable, functional catalysts under practical working conditions is significant reducing and controlling VOCs (volatile organic compounds). It is a considerable challenge to elucidate the catalytic process and mechanism of VOCs degradation under the action of environmental water. In this study, CoCu-CeO2 trimetallic oxide catalysts are designed to investigate the catalytic performance in the water-toluene complex system by modulating the morphological and structural characteristics of the bimetallic at the multiphase interface. The result indicates that introducing Cu species enhances the electron transfer process from Co3+ to Co2+resulting in improved redox performance. Co species significantly promote the migration and conversion of the Cu species at the nanoscale to achieve lattice atom substitution. The bimetallic substitution enhances the ability of CeO2 to form oxygen defects. In the presence of ambient water, Co-Cu interactions inhibit the oxidation of toluene to benzaldehyde and benzoic acid by-products with enhanced mineralization of toluene. Design defects and multi-metal sites play a crucial role in the O2-H2O-toluene reaction system. The construction of this catalyst system provides scientific guidance in efficiently removing volatile organic pollutants in complex multi-media environments.
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