针对全球日益严重的环境污染与能源短缺问题，中国科学院赣江创新研究院张一波研究员、刘凯杰副研究员与长春应用化学研究所宋术岩研究员合作，近日在超低温催化领域取得重大进展。他们采用电流辅助催化策略，成功在1.36%含量的单原子态钒基催化剂上实现NOx的完全转化，同时首次深入揭示了其核心机制。
电流辅助催化：科学难题与突破
长期以来，钒基催化剂在超低温（<150°C）下实现NH3-SCR高活性面临挑战，尤其是在钒含量低于2%的情况下，低钒量下钒位点配位结构导致的氧循环能力不足成为关键科学难题。研究人员通过电流辅助催化策略，不仅显著提升了催化性能，还实现了催化过程的节能和减排，能源消耗降低90%以上。
创新策略与成果
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催化剂设计与性能：以高导电性N型半导体氧化锑锡为载体，基于双位点设计原则，制备并优化出单原子V基V-Nd-ATO催化剂（2VNA）。催化剂在电流辅助下展现超低温NOx完全转化和长期稳定性。
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操作优势与能源效率：电辅助策略操作简便，能源来源广泛，能借助多种电源（如电厂、钢厂自备电站、机动车自备电源）实现催化作用，尤其适用于NOx净化场景，展现出独特的操作优势。
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节能减排与推广前景：电流辅助催化策略不仅在实验室级别展现出优异性能，其低电势差、简单反应器结构和易于规模化应用的特点，使其在工业应用中展现出巨大潜力。据估算，该策略的广泛应用每年可节约三千万吨标准煤，对全球碳中和目标的实现具有积极影响。
科学解析与技术展望
通过一系列电流辅助表征实验和计算手段，研究团队深入阐明了电流辅助催化过程中电子迁移对结合能和化学键的影响机制。该工作不仅为现有低温催化体系的性能提升提供了备选解决方案，还促进了催化剂绿色化、电气化、智能化的发展趋势，有望推动低温催化体系的工业化应用，为全球环境保护与能源节约提供新思路。
文章详情请见：Nature Communications。
此次电流辅助催化策略的突破，为解决环境与能源领域难题提供了创新途径，展现了中国科研人员在应对全球挑战中的智慧与贡献。
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