近日，中國科學院生態環境研究中心賀泓院士團隊在《國家科學評論》(National Science Review, NSR)發表綜述文章，全面概述了Cu基小孔分子篩催化劑用于NH3選擇性催化還原NOx(NH3-SCR)近十年的研究進展，包括反應機制、水熱老化失活機制、中毒機制及合成方法等，提出了高效穩定的分子篩SCR催化劑設計原則，并展望了Cu基小孔分子篩催化劑在柴油車尾氣NOx凈化方面的機遇與挑戰。

　　分子篩材料具備優異的擇型性、易調變性和穩定性，被廣泛應用于環境催化領域。尤其在近十年來，以Cu-SSZ-13為代表的Cu基小孔分子篩由于具有優異的NH3-SCR催化活性和水熱穩定性，被廣泛應用于NOx凈化。

　　賀泓院士團隊在NH3-SCR催化劑的研發方面做了大量工作，并總結出了高效NH3-SCR催化劑的普適性設計原則：即高效NH3-SCR催化劑需要氧化還原位點和酸性位點的參與，且同種功能位點高度分散、不同功能位點緊密耦合、所有功能位點充分暴露。

　　本篇綜述指出，Cu基分子篩催化劑達到了以上設計原則的極限：銅離子在離子交換的分子篩中呈單原子分布，且在NH3-SCR反應中同時充當氧化還原位點和酸性位點，這實現了高度分散和緊密耦合的極限。此外，由于NH3的絡合效應，減弱了銅與分子篩骨架的相互作用，使銅氨絡合物在低溫下作為動態活性位點，形成局域均相反應，顯著增加了反應物和活性位點的有效碰撞概率。

　　作者根據SCR催化劑在實際應用中面臨的挑戰，對Cu-SSZ-13小孔分子篩催化劑的合成方法及其SCR反應機理、水熱老化失活、硫中毒及再生機制、抗中毒性能進行了詳細的總結；并基于Cu-SSZ-13小孔分子篩在NH3-SCR反應中表現出的擇型特性，總結了兼具高活性和穩定性的Cu基小孔分子篩的必要特征：(1)8元環孔道結構；(2)適宜的元素組成；(3)較大的籠狀結構。

　　在此基礎上，作者還介紹了其他具有以上特征的Cu基小孔分子篩催化劑。其中Cu-AEI和Cu-LTA兩種小孔分子篩具有較Cu-SSZ-13(Cu-CHA)更高的水熱穩定性。

　　文章的后，作者對未來Cu基小孔分子篩催化劑用于柴油機尾氣NOx凈化NH3-SCR反應所面臨的機遇與挑戰進行了總結。NH3-SCR催化劑的設計原則和我國環保標準的不斷加嚴為Cu基小孔分子篩的應用提供了重大機遇。但仍面臨一定挑戰，如：

　　1)抗化學中毒性能(如SO2、HCs、磷和堿金屬等)；

　　2) NO和NO2共存時的反應機制仍需深入研究；

　　3)除CHA、LTA和AEI沸石以外，仍需開發具有適宜元素組成和孔結構的小孔沸石；

　　4)小孔沸石的綠色高效、環境友好合成方法。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1093/nsr/nwab010