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2026年4月17日，乐动全体育,乐鱼电竞官网,金贝娱乐环境与安全工程学院张学军教授团队围绕锰基催化剂低温氧化甲苯活性不足与氧物种供给失衡的关键瓶颈，提供了新的研究思路。相关成果以“Sm-modified MnOx catalyst enables enhanced low-temperature toluene oxidation: Synergistic dual oxygen reservoir and Sm-O-Mn structures”为题发表于《Journal of Hazardous Materials》上。环境与安全工程学院硕士研究生张子璇为学生第一作者，环境与安全工程学院张学军教授与于慧鑫副教授为共同通讯作者。

本研究通过水热法设计制备了Sm修饰MnOx催化剂，建立Sm-O-Mn配位结构与双氧储库协同调控的构效关系：Sm2Mn8中Sm3+诱导晶格重构形成高度无序纳米片，通过界面电子重排稳定高价态Mn4+并显著降低氧空位形成能，最大化表面吸附氧（Oads）密度的同时维持充足的晶格氧（Olatt）储备。Sm-O-Mn结构梯度调控氧空位生成与晶格氧保留的动态平衡机制，通过原位DRIFTS和DFT计算证实，反应遵循Mars-van Krevelen氧化路径:甲苯→苯甲醇→苯甲醛→苯甲酸→马来酸酐→CO2+H2O，有效抑制酚类副产物生成，实现低温活性与抗水稳定性的协同提升。

图. Sm-O-Mn配位结构双氧储库协同氧化机制示意图

Sm2Mn8表面构筑的Sm-O-Mn结构通过Sm3+强电子供体特性诱导界面电子重排，在稳定Mn4+的同时降低氧空位形成能。反应过程中，Oads快速攻击甲苯分子驱动甲基C-H键活化，Olatt经Mn4+/Mn3+氧化还原循环持续向表面迁移，为苯环开环及马来酸酐深度矿化提供持久活性氧供给，确保甲苯高效转化为CO2和H2O。

图. 催化剂SmxMny在甲苯中的性能测试对比

该催化剂在228 ℃即可达到90%甲苯转化率，显著优于纯MnOx。同时展现出优异的CO2选择性与耐水性，在50 h干湿交替气氛中保持长期稳定性，且在70,000 h-1高空速下仍维持高效转化。相比之下，纯MnOx因晶格氧迁移受限和活性氧供给不足而活性较低，过量Sm掺杂（Sm3Mn7）则因Sm2O3相分离破坏Sm-O-Mn结构均一性导致活性下降。上述结果充分体现了Sm-O-Mn配位结构与双氧储库（Oads与Olatt）协同作用的优势。

基于SmxMny模型催化剂中的Sm-O-Mn配位结构，研究团队提出了一种精细调控Mn位点电子结构的策略，有效激活了低温VOCs氧化过程中的双氧储库机制。这项工作表明稀土掺杂通过稳定Mn氧化态、增强表面吸附氧与晶格氧的动态互补、降低氧空位形成能，提升催化剂的低温活性与稳定性，为开发高稳定性的低温VOCs氧化催化剂材料提供新想法。