Angew. Chem.：WO₃在V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂用于氨选择性催化还原氮氧化物中发挥了氧化还原作用

助催化剂本身几乎没有活性，但与主催化剂共同作用，可显著提高催化剂的活性、选择性和稳定性等性能。V₂O₅-WO₃/TiO₂ 催化剂是一种典型的三元催化剂，自20世纪70年代以来广泛应用于工业氨选择性催化还原（NH₃-SCR）氮氧化物（NO_x）中。现有研究普遍认为，WO₃助剂主要通过增强V基催化剂的表面酸性和调控V₂O₅结构提高催化剂活性，而NH₃-SCR反应的氧化还原循环都发生在V₂O₅物种上，WO₃助剂不直接参与氧化还原过程。近日，中国科学院生态环境研究中心贺泓院士研究团队通过原位实验表征结合第一性理论计算，揭示了V₂O₅-WO₃/TiO₂ 催化剂中WO₃助剂在NH₃-SCR反应中发挥氧化还原作用的新机制。

该研究发现V₂O₅-WO₃/TiO₂ 催化剂表面存在大量的V-W双核位点，而在强相互作用的W-V原子对结构中，WO₃的氧化还原性能得到了显著提升，进而使得WO₃可以直接参与NH₃-SCR反应的氧化还原过程。

原位拉曼和原位X射线吸收谱精细结构（XAFS）的实验结果表明，与惰性气氛下相比，V₂O₅-WO₃/TiO₂ 催化剂在含NH₃的气氛下，W-O配位数（N₁）和原子间距（R₁）都有所增加，表明WO₃参与了对NH3的摘氢活化过程。DFT计算进一步证实了该过程的发生，即W位点对吸附态的NH₃摘氢活化生成W-OH基团，活化后的NH₃（即-NH₂）与NO反应生成NH₂NO，在此过程中，W=O转化为W-OH，导致W-O原子间距的增大（从1.75 Å到 1.96 Å）。

该工作揭示了V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂表面原子级分散且与V₂O₅形成V-W双核位点的WO₃物种具有很高的氧化还原活性，可直接参与NH₃活化过程，从而在SCR反应中发挥了氧化还原作用这一新机制，深化了对助催化剂作用机理的理解，同时为高效V基催化剂的设计与开发提供了新的理论依据和研究思路。

论文信息

Unexpected Redox Role of WO₃ in V₂O₅-WO₃/TiO₂ Catalysts for Selective Reduction of NO by Forming V–W Dinuclear Sites

Zhuocan Li, Rucheng Duan, Xin Wang, Yu Fu, Meng Gao, Hongwei Li, Guangzhi He, Hong He

文章的通讯作者是中国科学院生态环境研究中心的何广智研究员和贺泓院士，第一作者是中国科学院生态环境研究中心的博士研究生李卓灿。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202501957