12月28日，从中国科学院宁波材料技术与工程研究所传出消息，该所非金属催化团队研究员张建等在耦合场催化领域取得重大进展，创新地提出碳烟燃烧的电气化催化方法，突破了传统热催化的碳烟起燃温度限制。
这种催化燃烧电气化方法有望用于柴油车及油电混动车尾气后处理，即以车载电源为动力并将电气化策略集成到电子控制单元，实现碳烟颗粒物排放的实时控制。
在该研究中，科研人员尝试将非传统的电加热方式引入催化燃烧过程，发展出碳烟燃烧的电气化催化方法。该方法只需施加低电压即可实现碳烟的高效催化净化，摆脱了外加热源并减少了热传递损失，能耗可降低一到两个数量级。
催化燃烧是有效降解碳基污染物的普遍方法。传统催化燃烧方法虽然可以将碳烟起燃温度降至排气温度范围内(约300℃)以实现其被动消除，但车辆处于频繁怠速状态下排气温度低于200℃，现有技术较难突破这一温度限制。
宁波材料所非金属催化团队多年来致力于多相催化研究，开发用于生物质转化与典型化工反应的高效多相催化材料，在活性位设计合成与反应机理研究上持续取得进展。在此基础上，科研人员依托负载钾的纳米氧化锡锑导体催化剂，设计了程序控制电功率线性增长的电气化策略，对导电纳米金属氧化物施加低电压形成贯穿电流，产生电热效应和电子效应引发与之接触的碳烟燃烧反应。
实验结果显示，在通电初始5分钟内可完成50%以上的碳烟转化、燃烧温度在75℃以下，降低了燃烧温度对催化剂—碳烟接触方式的依赖，性能远优于传统热催化反应(50%碳烟转化率、温度超过300℃)。
同时，科研人员通过机理研究揭示电流可驱动催化剂晶格氧移动，促进晶格氧与碳烟的反应，从而提升活性结构催化碳烟燃烧活性。此外，科研人员还发现了导电催化剂颗粒与碳烟颗粒之间相对的电场力流化效应，即两种颗粒在电场库伦力作用下会产生逆向运动，该效应可增强催化剂和碳烟之间的接触。
该成果由张建、济南大学教授张昭良与中科院磁性材料与器件重点实验室研究员钟志诚合作完成，已申请中国发明专利2项、申请专利合作条约1项，获授权中国实用新型专利1项，获软件著作权1项。此外，基于纳米电热催化的整体器件也在甲醛降解、杀毒灭菌等场景展现出优异性能。