利用工业烟气中CO作为还原剂脱除NO_x，具有显著环保与经济优势。由于N-O键解离是反应的决速步，近年来大量研究聚焦于提高催化剂表面富电活性位点数量。然而工业烟气中过量O₂在富电活性位点不断累积，会造成催化剂快速失活。中国科学院过程工程研究所朱廷钰研究员团队以具有有序孔道结构的ZSM-5为载体，通过一步合成策略，将Ir团簇限域封装在ZSM-5二维孔道内部。基于活性位点的空间分离来调控其赋存状态，构建了含氧含硫条件下的高性能Ir基催化剂。

通过一步合成法将Ir团簇封装于ZSM-5微孔内（即Ir@ZSM-5），XRD与TEM证实其高分散性及无表面Ir颗粒聚集。使用NH₃作为探针，通过in situ DRIFTS研究了Ir活性位点的锚定机制，研究表明羟基的锚定作用是保证Ir团簇高度分散的内驱力。

在含5% O₂与100 ppm SO₂的模拟烟气中，Ir@ZSM-5实现230 °C下88%的NO_x转化率与100% CO转化率，相较浸渍法合成的Ir/ZSM-5在低温条件下有显著提升，且活化能更低。稳定性测试及水热老化后活性评价显示，在长时间使用后Ir@ZSM-5催化剂仍保持优异性能。

XPS与in situ DRIFTS实验结果显示了不同反应气氛中Ir物种的动态变化情况，O₂将金属态Ir⁰氧化为氧化态Ir^δ+，而SO2则将氧化态Ir^δ+再度还原为金属态Ir⁰，实现了动态平衡，确保活性位点的再生。原位表征与TPD实验表明，SO₂通过调控Ir物种价态与抑制硝酸盐副路径，改善CO与NO的竞争吸附，从而提升催化效率。

在该工作中，朱廷钰研究员团队发展了一步合成策略制备分子筛限域的Ir基CO-SCR催化剂，实现了含氧含硫条件下高NOx转化率。该工作揭示了CO-SCR反应过程中Ir活性位点的动态平衡机制，强调了不同价态Ir活性位点之间的相互作用，并提出了在复杂烟气条件下设计高性能Ir基CO-SCR催化剂的策略。

Identifying Spatially Segregated Ir Sites Within ZSM-5 for Enhanced Redox Cycle in NOx Reduction by CO

Wanrong Chen, Yixi Wang, Wenqing Xu, Chaoqun Li, Yang Yang, Tingyu Zhu

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202425312