甲苯是一種典型的揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs），對(duì)環(huán)境保護(hù)和人類健康造成了嚴(yán)重威脅。在眾多VOCs控制技術(shù)中，催化氧化法因其處理效率高、凈化徹底，被認(rèn)為是最具前景的凈化技術(shù)之一。在其實(shí)際的工程應(yīng)用中，有研究者提出通過配備熱交換器、電熱棒加熱、氣流橫膈膜以及保溫蓋板等手段來(lái)減小能量損耗。但傳統(tǒng)電阻加熱或燃料燃燒加熱模式還是會(huì)造成熱量的大量流失，而且還存在啟停較慢、傳熱效率低等問題。對(duì)此，我們之前的研究工作就提出鐵磁性材料耦合電磁感應(yīng)以實(shí)現(xiàn)間歇源VOCs污染控制，并且磁能通過鐵磁性載體材料轉(zhuǎn)化為熱能，由內(nèi)而外傳遞能量，最大限度地降低了能量的損耗。除了節(jié)能與操作簡(jiǎn)單以外，相比較傳統(tǒng)電阻爐加熱而言，催化劑在交變磁場(chǎng)中往往只需更低的溫度來(lái)活化反應(yīng)物，然而少有相關(guān)研究闡釋電磁感應(yīng)的促進(jìn)效應(yīng)。在我們之前的報(bào)道中，錳氧化物和Pt活性位點(diǎn)通過物理涂附與載體結(jié)合，缺乏結(jié)構(gòu)連接緊密性，從而導(dǎo)致活性無(wú)明顯差異； 

　　在本研究中，為了增強(qiáng)泡沫鎳和載體之間的相互作用，我們通過電沉積法制備了泡沫鎳上原位生長(zhǎng)氧化錳片形成Mn_x-NF整體式催化劑，篩選出錳含量為18.2%的Mn_18.2-NF作為電磁感應(yīng)驅(qū)動(dòng)的最佳材料，結(jié)合電磁感應(yīng)下的相關(guān)表征證明了交變磁場(chǎng)誘導(dǎo)的集膚效應(yīng)有利于氧化物質(zhì)的活化，從而實(shí)現(xiàn)低溫下更優(yōu)異的甲苯氧化性能；結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)表征證明交變磁場(chǎng)誘導(dǎo)的“集膚效應(yīng)”有利于氣相氧的活化，促進(jìn)了中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化，從而提升了MnO_x對(duì)甲苯的催化氧化活性。該工作深入探討了“集膚效應(yīng)”對(duì)非貴金屬氧化體系的促進(jìn)效應(yīng)，有助于推動(dòng)電磁感應(yīng)技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。 

　　以上成果以Monolithic Catalyst of Ni Foam-supported MnO_x for Boosting Magnetocaloric Oxidation of Toluene為題，發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域著名學(xué)術(shù)期刊Environmental Science & Technology上，王春奇碩士生為第一作者，陳金副研究員和賈宏鵬研究員為通訊作者。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院“青促會(huì)”、福建省中國(guó)科學(xué)院STS項(xiàng)目的資助。 

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圖1 交變磁場(chǎng)通過“集膚效應(yīng)”促進(jìn)甲苯降解示意圖