从工厂烟囱到船舶…不分排放源全面治理大气污染物

Published 17 Jul.2025 08:57(KST)

Updated 30 Jul.2025 16:21(KST)

open/close

UNIST与生技研开发大幅拓宽工作温度范围的氮氧化物减排催化剂

去除排放细颗粒物和臭氧污染成因…刊登于《Appl. Catal. B: Environ.》

氮氧化物是一种大气污染物，只要有燃烧燃料的地方，如工厂烟囱、汽车、船舶等，都会排放这种物质。

由于燃烧燃料的种类和设备运行条件不同，排放出的氮氧化物温度也各不相同。在这种变化条件下，仍能持续去除氮氧化物的新型催化剂已经问世。

蔚山科学技术院（UNIST）新材料工程系 Cho Seungho 教授团队与韩国生产技术研究院蔚山技术实用化本部 Kim Hongdae 博士团队共同开发出一种可在240～400℃宽温度范围内去除氮氧化物（NOx）的脱硝催化剂。

研究团队成员左为教授 Cho Seungho 右为博士 Lee Myeongjin。UNIST提供

排放到大气中的氮氧化物会导致细颗粒物、臭氧污染和酸雨。目前通过选择性催化还原（SCR）方式将氮氧化物转化为无害的氮气，但商用钒-钨催化剂主要只在约350℃时效率较高，因此在温度变化剧烈的实际工况下，其性能会急剧下降，这是一个局限。

相比之下，研究团队开发的催化剂在240℃时氮氧化物去除效率高达93.6%，在高温区间也能稳定保持97%以上的转化效率。商用选择性催化还原催化剂在240℃时效率仅约62.4%。

此外，97%以上的氮氧化物被转化为氮气（N₂），几乎不生成一氧化二氮（N₂O）等温室气体副产物。催化剂寿命也得到改善。

催化剂高性能的原因在于在商用催化剂中少量添加了六方氮化硼（h-BN）。六方氮化硼（h-BN）能够使催化剂中所含的钒金属离子保持在活性状态，并起到保护作用，防止硫酸盐或水分等杂质附着在催化剂表面。一旦杂质附着在表面，催化剂寿命就会缩短。

研究团队还将粉末状催化剂压制成实际工业现场使用的块状蜂窝结构，以验证其面向商业化的性能。催化剂在粉末状态下反应性最强，但在实际工厂等场景中，由于粉尘和压降等问题，无法使用粉末状催化剂。

这种被制成蜂窝结构（monolith）的催化剂在气体高速流动、流量为20 L/min的条件下，表现出每秒可稳定处理数十微克一氧化氮（NO）的性能。

在高温下将粉末状催化剂烧结成蜂窝状催化剂后的性能评价结果。

Cho Seungho 教授表示：“这款催化剂的工作温度范围很宽，能够在工厂、汽车、船舶等各种排放源中稳定去除作为大气污染物的氮氧化物。同时，由于减少了引发催化剂毒性且价格昂贵的钒含量，有望同时提升工业环境的安全性和经济性。”

本研究成果于6月12日在线发表在环境工程领域影响因子（IF: 21.1）最高的国际学术期刊《Applied Catalysis B: Environmental and Energy》（《应用催化B：环境与能源》）上。

毕业生 Lee Myeongjin 以第一作者身份参与了本研究。

本研究在科学技术信息通信部韩国研究财团、产业通商资源部韩国产业技术企划评价院以及韩国生产技术研究院的支持下完成。

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。