新技术可降低柴油车尾气PM2.5排放

最近，世界著名刊物《化学通讯》发表了天津理工大学桂建洲教授团队的最新研究成果。该论文题为“用于消除柴油车辆烟灰颗粒的分级交叉金属氧化物纳米片阵列的受控合成”。相关的研究成果得到了评论家的高度评价，并被选为封面文章。

近年来，霾天气的爆发引起了人们对空气污染物越来越多的关注。众所周知，粒径小于2.5微米的颗粒污染物(PM2.5)是霾的主要成分，对人体危害极大，是霾天气的“罪魁祸首”。其中，柴油车尾气是PM2.5的重要来源之一，主要以煤烟颗粒的形式存在。因此，研究和开发控制柴油车尾气中煤烟颗粒排放的技术，对于控制烟雾和保护人体健康具有重要的社会意义。

将催化氧化与颗粒过滤器和捕集器相结合被认为是消除废气中烟灰颗粒的最有效技术。然而，由于烟灰颗粒的尺寸相对较大(大于25纳米)，很难进入传统的催化剂孔道，这阻碍了催化剂和烟灰颗粒之间的接触，导致烟灰颗粒消除的效率较低。相比之下，基于纳米阵列的薄膜催化剂不仅可以实现催化剂与烟尘颗粒的有效接触，还可以促进反应气氛和产物的转移。它是未来最有希望取代传统颗粒催化剂的高效催化剂之一。然而，传统的合成方法步骤复杂，工艺复杂，难以放大，严重限制了其实际应用。

桂建洲的研究小组将实验室研究与实际应用相结合，开发了一种新的纳米片状薄膜催化剂的合成方法。该研究团队首先通过低温焙烧商用铁片获得含有氧化铁物种的单片衬底，然后将含有金属硝酸盐的溶液直接滴到衬底上形成一层硝酸盐薄膜，然后再对衬底进行热处理，最终获得一系列具有分级结构的交叉金属氧化物纳米片基薄膜。该方法操作过程简单，实现了碳烟颗粒的高效催化消除，具有普适性，有望实现纳米阵列基薄膜催化剂的大规模工业化生产和商业应用，对汽车尾气碳烟颗粒的高效催化消除具有里程碑意义。

本研究得到了国家自然科学基金(21736191，21576211)和中国博士后科学基金(一级，2017M610164)的资助。

本文第一作者马，现为天津理工大学2016级博士后。他于2015年毕业于南澳大学，随后在新加坡南洋理工大学化学与生物医学工程学院从事了一年的新型膜材料研究。马主要从事新型纳米催化材料、膜材料和环境催化的合成研究。目前，她在化学工业和化学领域的高水平国际期刊上发表了许多论文，并获得了中国青年科学基金国家自然科学基金和中国博士后科学基金的资助。(马，桂建洲)

《中国科学新闻》(第八版，2017年11月14日)