柴油车尾气、工厂烟囱里的NOx（氮氧化物）是大气污染的元凶之一。目前最有效的处理技术是“氨气选择性催化还原”（NH₃-SCR），但传统催化剂有个“死穴”：温度低于300°C活性不够，高于400°C氨气又被氧气“烧”掉，脱硝效率暴跌。这个“怕冷又怕热”的毛病，严重限制了它在钢铁、水泥等非电力行业的应用。

南昌大学彭洪根团队在《Nature Communications》上报道了一种“氧化物-沸石”（OXZEO）双功能催化剂设计。他们把储氨功能（沸石上的孤立B酸位点）和氧化还原功能（CeSnOₓ金属氧化物）在空间上分开，让沸石像“储气罐”一样把氨气存起来，高温时再缓慢释放——关键是释放的不是普通氨气，而是铵离子（NH₄⁺），它比氨气更难被氧气氧化。最终，催化剂在280-600°C的超宽温度区间内保持80%以上NOx转化率，N₂选择性接近100%。该策略在BEA、CHA、MFI、FAU等多种沸石和Ce/Mn基氧化物上均验证有效。

氨气高温“自燃”，脱硝效率不升反降

NH₃-SCR反应需要氨气和NOx在催化剂表面“相遇”反应。但高温下，氨气有个坏毛病——它会被氧气直接氧化成NOx（相当于“帮倒忙”）。传统催化剂试图通过调节酸碱性和氧化还原性来平衡这个矛盾，但“又想要氨气反应快，又不想它被烧掉”，两者天然冲突。

解法：沸石当“储气罐”，高温释放“防烧版”氨气

作者设计了一个“双核”系统：CeSnOₓ金属氧化物负责催化反应，Beta沸石负责储存氨气。沸石上密密麻麻的孤立B酸位点（=Si-O(H)-Al=）就像一个个“分子抓手”，能把氨气牢牢抓住，形成铵离子（NH₄⁺）。

关键机制在于：低温时（<250°C），储存的氨气以NH₃分子形式释放，迁移到氧化物表面参与反应；高温时（>250°C），释放的主要是NH₄⁺离子（通过H/D交换TPD-MS证实，图1a-b）。而NH₄⁺比NH₃“耐烧”得多——它带正电荷，电子云密度低，被氧气氧化的能垒更高。这个“慢释放+耐烧”的组合，成功抑制了高温下氨气的过度氧化。

计算模拟：质子“跳房子”让氨气变铵离子

AIMD模拟（图1c-d）直接“看到”了B酸位点上氨气变成铵离子的过程：初始时，氨气分子靠近B酸位点；在500飞秒内，B酸位点上的质子（H⁺）跳到了氨气分子上，形成NH₄⁺，同时原来的Si-O-Al键恢复。整个过程平滑进行，能垒很低。

DFT计算进一步量化：Beta沸石骨架与CeSnOₓ之间存在约1.61个电子的电荷转移（图3d），这种电子相互作用增强了界面的协同效应。NH₃在B酸位点上的吸附能为-1.0 eV（图3c），说明吸附牢固但不至于“锁死”，能保证后续的可控释放。

性能验证：300°C窗口，抗中毒能力拉满

温度窗口：纯CeSnOₓ只在320-500°C达到80%转化率；而CeSnOₓ/Beta在280-600°C（窗口超过300°C）都保持80%以上转化率，N₂选择性>99%（图2b-c）。这个宽温域性能在多种沸石和氧化物组合上均得到验证（图2f）。

抗钾中毒：钾是工业烟气中常见的中毒物。CeSnOₓ/Beta-K在300-580°C仍保持80%以上转化率，而纯CeSnOₓ-K几乎完全失活（补充图18）。原因是K⁺优先占据B酸位点（DFT计算吸附能-5.21 eV，补充图50），相当于“牺牲”了储氨位点来保护金属氧化物活性中心。

抗硫中毒：SO₂在B酸位点上的吸附能为+0.25 eV（正吸附能，补充图43），说明SO₂分子在B酸位点附近受到排斥，这种“自我保护”机制延缓了硫酸盐对活性中心的毒害。

机理总览：存储-释放-反应，三步闭环

整个反应流程（图5）可概括为：1）氨气被沸石B酸位点捕获，形成NH₄⁺储存起来；2）高温时，NH₄⁺从沸石“解绑”，迁移到相邻的CeSnOₓ氧化物表面；3）在氧化物表面，NH₄⁺逐步脱氢（NH₄⁺→NH₃→NH₂），与NO发生N-N偶联生成ON-NH₂中间体，最终分解为N₂和H₂O。这个“存储-释放-反应”的分步机制，把原本在高温下互相打架的“吸附”和“氧化”功能拆到了两个不同组件上，实现了1+1>2的效果。

总结

把储氨功能（沸石B酸位点）和催化功能（金属氧化物）在空间上分离。沸石以NH₄⁺形式储存氨气，高温时缓慢释放——NH₄⁺比NH₃更难被氧化，从而抑制了高温副反应。最终催化剂在280-600°C超宽温区保持高效脱硝，且抗钾、抗硫性能显著提升。

文献信息

Guobo Li, Jian Ji, Meiyuan Liao, et al. Zeolitic isolated protonic acid sites-mediated NH₃ storage for robust NOx removal. Nature Communications, 2026. DOI: 10.1038/s41467-026-75294-0