新型光谱技术为氮氧化物减排带来启示

发布时间：2024-08-19 14:19:35 栏目：精选知识

导读 当发电厂在高温下燃烧化石燃料时，氮和氧分子会分解，然后重新结合形成一类称为氮氧化物(NOx)的化合物。这些气体是主要污染物，是造成酸雨...

当发电厂在高温下燃烧化石燃料时，氮和氧分子会分解，然后重新结合形成一类称为氮氧化物(NOx)的化合物。这些气体是主要污染物，是造成酸雨和全球变暖等问题的因素之一。



抑制此类排放的一种方法是使用类似于车辆中使用的催化转化器。

“催化转化器将氨注入工厂的排放流中，氨中的氢与NOx中的氧发生反应，生成物是氮和水分子，它们无毒，不会对环境造成影响，” 利哈伊大学化学和生物分子工程系 G. Whitney Snyder 教授、 Operando 分子光谱和催化研究实验室主任Israel E. Wachs说。

将污染物转化为无害副产品的过程称为选择性催化还原(SCR)。到目前为止，尚不清楚这种反应究竟是如何发生的，文献中的反应模型之间长期以来一直存在矛盾。Wachs 和他的团队使用一种名为调制激发光谱(MES)的新型尖端技术，最终确定了正确的途径。他们的研究 结果 最近发表在 《自然通讯》上。

“目前很少有人拥有这种能力，”瓦克斯在谈到 MES 时说。“它使我们能够监测过去无法检测到的微弱信号，并揭示反应进行的细节。”

这一发现意义重大，因为正确的反应模型可以指示如何修改或重新设计催化转化器以提高效率。

瓦克斯指出，这一方法具有足够的通用性，可以应用于一系列催化反应，包括 汽车、轮船、拖拉机，甚至是骑乘式割草机排放的氮氧化物。

“催化剂生产的产品占美国经济的 20% 到 30%”，Wachs 说道，“它们用于制造燃料、化学品、肥料甚至药品。有了显示正确反应机制的硬数据，我们就有可能对数千种催化反应产生积极影响。