2025年10月常州大学低碳清洁能源与安全高效燃烧科研团队孙运兰教授课题组2023级硕士研究生毕诗霖在Journal of Environmental Chemical Engineering期刊发表了题为“Mechanistic investigation of NH3 and NO in toluene catalytic oxidation over manganese-iron ore catalyst: Synergistic and individual effects revealed by experiment and DFT”的研究论文。
本研究以惰性气氛（Ar）煅烧的天然锰铁矿为催化剂，针对甲苯与NO的协同去除开展实验与第一性原理联合研究。催化剂在240 ℃下实现甲苯100%与NO 85%的转化，并保持较高的N₂与CO₂选择性。机制研究表明：NO易在表面生成稳定副产物，阻碍甲苯氧化；NH₃与甲苯竞争吸附位，但随温度升高，NH₃可有效清除NO衍生的表面副产物，恢复表面活性氧浓度与活性位点数量，从而重建催化活性，实现低温下甲苯与NO的高效协同去除。该工作阐明了气相组分相互作用对吸附-氧化路径的关键影响，为低温协同净化VOCs/NOₓ提供了可行的催化策略与理论依据。
该论文第一作者毕诗霖是常州大学2023级动力工程及工程热物理专业硕士研究生，常州大学孙运兰教授为通讯作者，常州大学是第一作者和通讯作者单位。中国科学技术大学为合作单位。
二、作者简介
第一作者：毕诗霖，男，黑龙江省鸡西市。2023年本科毕业于常州大学，现为常州大学石油与天然气工程学院动力工程及工程热物理专业2023级硕士研究生，师从孙运兰教授，2021年获“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛（黑科技专项）省级三等奖，2024年获江苏省研究生节能低碳科研创新实践大赛省级三等奖，2025年参加中国工程热物理学会学术年会作口头汇报，目前以第一作者发表SCI论文2篇。
通讯作者：孙运兰，女，山东临沂人，博士，教授, 博导/硕导，常州大学低碳清洁能源与安全高效燃烧科研团队负责人，先后入选江苏省六大人才高峰、安徽省学术技术带头人、安徽省高校优秀青年人才、江苏省“双创计划”科技副总、常州市三八红旗手、常州大学五一巾帼标兵、常宝股份有限公司企业中心技术外部专家等；担任科技部重点研发计划项目评审专家、国家自然科学基金委通讯评议专家、教育部学位中心——学位论文评审专家，多次担任中国工程热物理学会燃烧学学术会议分会场主席。近年来，主持国家自然科学基金5项，省部级和产学研合作项目30余项，主研完成国家科技部国家重点研发计划子课题和国家安全重大基础研究973子课题2项，主要研究工作发表在燃烧领域国际顶级期刊《Combustion & Flame》、《Energy》、《Fuel》、《Journal of Hazardous Materials》、《Applied Surface Science》、《Chinese Journal of Aeronautics》和《International Journal of Hydrogen Energy》等。合计发表学术论文170余篇，其中被SCI收录130余篇，授权国家发明专利/软件著作权30余件。
三、英文摘要
Natural manganese-iron ore calcined in an argon atmosphere was employed as a catalyst, which exhibits toluene and NO conversion rates of 100% and 85%, respectively, at 240 °C, along with high selectivity of N2 and CO2. However, the interaction mechanisms among the gas components remain unclear. To explore the underlying mechanisms by which NH3 and NO influence toluene adsorption and oxidation, a combined study involving experimental techniques and first-principles calculations was carried out. The results reveal that NO tends to form stable by-products on the catalyst surface, which inhibit toluene oxidation. NH3 competes with toluene for adsorption sites. However, with increasing temperature, NH3 can effectively eliminate NO-derived by-products, thereby restoring the concentration of surface-active oxygen and the number of active sites. Through this process, a highly efficient low-temperature synergistic removal of toluene and NO can be realized.
四、Graphical Abstract
五、原文链接
https://doi.org/10.1016/j.jece.2025.120001
撰稿：23级硕士生毕诗霖
审核：朱宝忠
