Industrial-use catalysts usually encounter severe deactivation after long-term operation for catalytic oxidation of chlorinate volatile organic compounds (CVOCs), which becomes a “bottleneck” for large-scale application of catalytic combustion technology. In this work, typical acidic solid-supported catalysts of MnxCe1–xO2/HZSM-5 were investigated for the catalytic oxidation of chlorobenzene (CB). The activation energy (Ea), Brønsted and Lewis acidities, CB adsorption and activation behaviors, long-term stabilities, and surficial accumulation compounds (after aging) were studied using a range of analytical techniques, including XPS, H2-TPR, pyridine-IR, DRIFT, and O2-TP-Ms. Experimental results revealed that the Brønsted/Lewis (B/L) ratio of MnxCe1–xO2/HZSM-5 catalysts could be adjusted by ion exchange of H• (in HZSM-5) with Mnn+ (where the exchange with Ce4+ did not distinctly affect the acidity); the long-term aged catalysts could accumulate ca. 14 organic compounds at surface, including highly toxic tetrachloromethane, trichloroethylene, tetrachloroethylene, o-dichlorobenzene, etc.; high humid operational environment could ensure a stable performance for MnxCe1–xO2/HZSM-5 catalysts; this was due to the effective removal of Cl• and coke accumulations by H2O washing, and the distinct increase of Lewis acidity by the interaction of H2O with HZSM-5. This work gives an in-depth view into the CB oxidation over acidic solid-supported catalysts and could provide practical guidelines for the rational design of reliable catalysts for industrial applications.

In recent years, friction-induced tribocatalysis has garnered significant attention in the fields of environmental pollution and clean energy utilization. Despite its efficacy in converting mechanical energy into chemical energy, the degradation process is time-consuming, which limits its practical applications. In this study, we optimized the morphology of Bi12TiO20 catalyst and employed the most active Bi12TiO20 combined with four kinds of triboelectric polymer powders to form an efficient friction pair that enhances the tribocatalytic efficiency for organic pollutant degradation. The amount of polymer added, stirring rate, number and shape of stirring bars, as well as the materials of stirring bars and beakers were investigated. The recycled tribocatalyst exhibited recyclability and stability in degrading organic pollutants. The hydroxyl and superoxide radicals were quantitatively determined, and the generation and mechanism of positive and negative charges in the process of tribocatalysis were analyzed. The potential mechanisms underlying charge generation during tribocatalysis were investigated, while also exploring the degradation pathway of Rhodamine B through high-efficiency tribocatalysis.

Fly ash, a type of solid waste generated in power plants, can be utilized as a catalyst carrier to enhance its value-added potential. Common methods often involve using a large amount of alkali for preprocessing, resulting in stable quartz and mullite forming silicate dissolution. This leads to an increased specific surface area and pore structure. In this study, we produced a catalyst composed of MnOx/NiOOH supported on fly ash by directly employing nickel hydroxide and potassium permanganate to generate metal active sites over the fly ash surface while simultaneously creating a larger specific surface area and pore structure. The ozone catalytic oxidation performance of this catalyst was evaluated using sodium acetate as the target organic matter. The experimental results demonstrated that an optimal removal efficiency of 57.5% for sodium acetate was achieved, surpassing even that of MnOx/NiOOH supported catalyst by using γ-Al2O3. After loading of MnOx/NiOOH, an oxygen vacancy is formed on the surface of fly ash, which plays an indirect oxidation effect on sodium acetate due to the transformation of ozone to •O2− and •OH over this oxygen vacancy. The reaction process parameters, including varying concentrations of ozone, sodium acetate, and catalyst dosage, as well as pH value and the quantitative analysis of formed free radicals, were examined in detail. This work demonstrated that fly ash could be used as a viable catalytic material for wastewater treatment and provided a new solution to the added value of fly ash.

Layered δ-MnO2 prepared by a one-step redox method was shown to be deactivated during oxidation of formaldehyde at room temperature. Recovery of the formaldehyde degradation activity was investigated after thermal regeneration at different temperatures. XRD, SEM, TEM, H2-TPR, XPS, TGA and DRIFTS characterization were used to analyze the physical properties of fresh, deactivated and thermally regenerated catalysts. The results showed that deactivation of catalyst was caused by less oxygen vacancies due to increased Mn4+ content during formaldehyde degradation and formation of formate blocking active sites. Thermal regeneration helped to decompose formate at the catalyst surface, restoring some of the active sites. Interplanar spacing of MnO2 became wider and the number of Mn3+ on exposed crystal faces increased. More oxygen vacancies were formed. The activity of deactivated catalyst was restored. Formaldehyde degradation rate of catalyst regenerated at 200 °C remained above 80 % after 6 h, demonstrating the possibility of waste layered catalyst recycling.