（1）成果简介

本成果基于我国大气环境污染的重大治理需求和现有技术短板的迫切需要，创新性地开发了一种新型的大气VOCs高级催化氧化治理技术-常温催化降解VOCs创新技术，揭示了常温催化降解VOCs的内在机理，并开展了相应的工程示范。本技术成果所开发的基于高效原子级活性位点的复合催化剂（以Pt/FeOx为例，如图1）。该催化剂表面上的Pt3团簇在常温（-20~80°C）条件下便可活化氧化剂，并在其表面产生与Pt结合的活性氧中间体（O-Pt3）。该中间体进一步与水结合产生羟基自由基，并协同催化剂上的活性位点，将VOCs废气彻底催化氧化为CO2、H2O和少量无害小分子，实现VOCs的高效催化降解。本技术基于原子级活化位点活化VOCs分子和常温生成强氧化自由基的催化原理，大幅降低了催化焚烧（反应）温度、节约了能耗、提高了安全性。可部分替代蓄热式燃烧法和蓄热式催化燃烧法的市场份额，具有广阔的应用前景和环境效益。本技术无需高温、无需高压放电、无需紫外光，相较于传统方法，具有投资费低、运行成本低、处理效率高、安全性高、应用范围广、无二次污染、运行稳定等优势。

本技术已申请专利20项，授权6项，PCT专利一项，转让专利一项（ZL2016208286529），发表1篇高水平SCI（Environmental Science & Technology）。本技术成果已用于多家企业的VOCs废气治理，运行稳定可靠，处理效果大幅优于国家标准，工业恶臭去除效果好。本技术成果高效、节能、低成本地解决了企业迫切治理VOCs的难题，避免了传统蓄热式燃烧法和蓄热式催化燃烧运行费用高、运行安全风险高的短板，为企业所在地的大气环境保护做出了积极贡献，具有极大的社会效益与经济效益。

（2）与国内外同类技术比较

目前，国内外常用于处理大气VOCs的技术有：吸附技术、冷凝回收技术、吸收浓缩技术、生物降解技术、蓄热焚烧技术、催化焚烧技术和低温等离子体技术等，但是大多数处理技术存在稳定性低、选择性低、能耗高、效率低等缺点。如：吸附技术吸附易饱和、不能分解污染物、后续处理费用高且吸收工艺容易产生二次污染等；冷凝回收技术的吸收塔易堵塞、后续处理难度大、空间占用面积低等；吸收浓缩技术需较低温度的冷凝介质或较高压力、设备投资高、处理量低、不适于处理高挥发性VOCs等；生物降解技术对难生物降解VOCs无能为力、特殊菌种昂贵、运行条件要求苛刻、维护成本较高、系统运行稳定性有待提高等；蓄热焚烧技术投资成本高、运行能耗高、易产生二次污染、安全有隐患；催化焚烧技术投资成本高、运行能耗较高、存在安全隐患、催化剂易中毒、易产生副产物造成二次污染等；低温等离子体放电盘（管）易损坏、技术运行能耗较高、存在易燃易爆风险、对实际工况要求高、实际工程去除效果不佳等。

本技术是一种颠覆当前需要高温辅助的VOCs催化氧化技术（反应温度200~500°C）的高级氧化技术，开发了一种基于高效原子级活性位点的复合催化剂，能在常温（-20~80°C）条件下产生强氧化性自由基，并协同活性位点处的活性位点快速、高效地将VOCs彻底降解为CO2、H2O和少量无害小分子。相较于传统VOCs治理技术，本技术处理效果好，处理后大幅优于国家标准，且无需高温辅助、无需高压放电、无需紫外光强化，在常温常压下即可进行VOCs的催化降解反应，具有投资费用低、运行成本低、无二次污染、安全系数高等优势，市场应用前景广阔。

（3）成果的创新性、先进性

本技术成果是一项自主研发的创新型技术，具有自主知识产权，在VOCs治理领域具备创新性和里程碑意义。基于原子级活性位点催化原理，在无外界能量辅助的常温（-20~80°C）条件下，实现了大气VOCs的高效、安全降解。在常温条件下，该复合催化剂不仅能活化氧化剂产生了活性氧物种还能协同活性氧物种高效催化VOC分子氧化。结合多种表征手段以及DFT密度泛函理论计算，揭示了新型复合催化剂的催化反应机理，明确了羟基自由的产生机制。原子位点可活化氧化剂使其转化为单原子氧，原子氧与团簇结合生成活性氧中间体，该中间体可进一步与水结合产生羟基，羟基与氧化剂作用产生了羟基自由基。羟基自由基协同催化剂上的活性位点将各种VOCs彻底降解为CO2、H2O和少量无害小分子。本技术解决了传统催化氧化技术的能耗高、安全性差、催化剂高温易失活等问题，实现了“以气治气”的VOCs高效治理理念，达到了性能高效、运行稳定、成本低廉、安全可靠的目的。