水的活化是个永恒的主题，涉及到很多反应与过程，有机硫水解是个典型的H₂O活化的反应。在硫回收过程通常需装填有机硫水解催化剂，在反应制硫的同时进行有机硫水解。受限于水的有效活化，复杂环境下CS₂水解需较高的温度，而该温度条件不利于硫回收反应的进行，进而影响了硫回收与污染的有效控制。

　　针对上述问题，中国科学院大学环境材料与污染控制技术研究中心张凤莲、蒋国霞、郝郑平团队报道了一种钛基钙钛矿上简便的氧空位(V_O)工程，激发H₂O的活化，实现较低温度下高效有机硫的水解与硫回收。通过氧空位工程构筑具有不同氧空位浓度的钛基钙钛矿催化剂，研究表明氧空位浓度与水的活化解离程度及水解性能呈线性相关关系。与V_O相邻的低配位Ti离子是H₂O活化的活性位点，V_O的引入，特别是V_O团簇，能够显著降低H₂O解离能垒，有效促进H₂O的活化解离。进一步的机理研究表明，CS₂的水解是由水分子吸附解离产生的-OH与CS₂分子引发的（Eley-Rideal 机理），这也是V_O促进 H₂O 活化而增强水解活性的本质。STO-R氧空位浓度最高，获得最佳水解性能，在克劳斯反应最有利的225°C条件下实现了COS和CS₂的完全转化。尤其值得关注的是，该催化剂还同时具有Claus催化活性，可以同时获得优异的有机硫水解及硫回收效率。双功能催化剂的应用可显著提高硫回收效率，减少催化反应单元级数，节约投资及运行成本，具有良好的应用前景。

　　该研究成果以“Oxygen vacancy-engineered titanium-based perovskite for boosting H₂O activation and lower-temperature hydrolysis of organic sulfur（氧空位工程钛基钙钛矿促进水活化和有机硫低温水解）”为题于2023年1月12日在线发表于《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS）杂志。国科大为唯一作者单位，环境材料中心博士生魏征为第一作者。该工作了得到国家自然科学基金、山东省重点研发计划、中央高校基本科研业务费专项资金的资助。张凤莲、蒋国霞、郝郑平团队长期致力于酸性气污染控制与资源回收与转化利用的研究开发，对酸性气减排与控制有深入的认识与思考，成果的产生与发表是建立在团队多年的工作基础与积累上的，该研究成果对酸性气的减排控制与资源回收利用具有重要的意义。

A schematic illustration for the comparison of traditional and novel operation process

论文链接： www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2217148120