环境与安全工程学院张学军教授团队继Applied Catalysis B: Environment and Energy. 2025, 362: 124745（IF：21.1）发表多组分挥发性有机物联合催化净化成果后, 近日再度于该刊在线发表题为“Bifunctional isolated Cu²⁺ anchored on ZSM-5 enhances chlorobenzene oxidation via synergistic regulation of oxygen vacancies and acid sites”的研究成果。团队通过离子交换法制备不同负载量的Cu/ZSM-5，揭示“孤立Cu²⁺—氧空位—酸位”协同调控机制：在0.02 mol/L 最优铜负载下，孤立Cu²⁺高分散并锚定于ZSM-5交换位，既诱导氧空位（促进O₂活化），又将Brønsted酸部分转化为Lewis酸（增强C-Cl键极化），从而显著提升氯苯低温深度氧化活性与稳定性。

研究显示，0.02Cu/ZSM-5在240 ℃即可实现90%氯苯转化，并在连续40小时运行中表现出优异稳定性；相比之下，过量负载（0.04 mol/L）易生成CuO团聚体，覆盖活性位并抑制氧迁移，导致性能下降（下图A、E与G）。

图 xCu/ZSM-5和CuO催化剂的活性图

机理方面，原位DRIFTS与DFT联合表明反应遵循L-H与MvK“双机理”：η-Cl吸附优先削弱C-Cl键，氧空位介导的O₂活化（O⁻/O₂⁻）驱动脱氯与深度氧化；过渡态分析进一步指出，“苯酚环开裂”为速率控制步骤（见下图）。

图 0.02Cu/ZSM-5和CuO催化剂的原位红外图

该工作为含氯VOCs的高效、抗氯中毒催化去除提供了金属分散度、酸位分布与氧空位密度的多维耦合设计思路。本研究得到了国家自然科学基金（21872096、22406133）和辽宁省应用基础研究计划（2023JH2101330013）的支持。我校为本研究第一完成单位，第一作者为化学工程与技术专业博二学生李海洋，河南河南城建学院宋忠贤副教授和张学军教授为论文共同通讯作者。