甲苯作为臭氧和细颗粒物（PM2.5）的重要前驱体，是一种典型的VOCs，严重威胁及损害着环境和人体健康，并对我国经济发展存在潜在危害。催化氧化作为一种有效的甲苯治理技术，可在较低温度（约140-450℃）下将甲苯完全氧化为二氧化碳和水，避免因高温产生NOx造成的二次污染，净化效率高，停留时间短。其关键在于研发具有低温高效、高温稳定、成本相对较低的催化剂。
钴氧化物是催化氧化甲苯最有效的氧化物之一，因为Co-O键强较弱，且与氧的结合速率较高，并且Co3O4廉价易得、环境友好。传统的Co3O4制备方法为水热法，但水热法往往需要加入一些模板，在后期较难去除，且很难控制所得Co3O4的形貌及暴露晶面等。有研究表明以MOFs为前驱体制备的金属氧化物不仅能保留母体的形貌和孔结构，而且其暴露的晶面、颗粒大小、比表面积和孔容等在制备过程中都可得到有效控制，这为制备Co3O4用于甲苯催化氧化提供了全新的思路及理论依据。
最近，太原理工大学的王爽教授和李晋平教授合作，以Co-MOFs（ZSA-1）为前驱体，通过控制不同煅烧温度（250, 350 和 450℃），得到了不同比表面积、不同暴露晶面、及不同Co3+/Co2+ 和 Oads/ Olatt的Co3O4，其中在350℃下煅烧所得的M-Co3O4-350催化剂暴露了大量的{110}晶面，且具有最高的比表面积、Co3+/Co2+ 和 Oads/ Olatt，这些性质都对甲苯催化氧化十分有利，在最后的催化活性测试中，M-Co3O4-350催化剂对甲苯催化氧化也表现出了最佳的活性剂稳定性，在239℃时达到了T90%的甲苯转化率，并且可以在高温下稳定保持48小时，实现了对高性能Co3O4的可控制备。此外，该团队还选择了三种具有不同形貌和配体的Co-MOFs为前驱体，包括ZSA-1-Co3O4 (N-O-配体，正八面体) 、 MOF-74-Co3O4 (O-配体，棒状形貌) 和 ZIF-67-Co3O4 (N-配体，十二面体)。在350℃下煅烧得到了一系列具有不同形貌、不同比表面积、不同低温还原性能、不同暴露晶面、及不同Co3+/Co2+ 和 Oads/ Olatt的Co3O4，且最终的甲苯催化氧化性能也不同，说明可以通过对母体Co-MOFs的优选来制备高性能的Co3O4。
相关论文分别发表在化工顶级期刊Industrial & Engineering Chemistry Research（2020, 59, 5583-5590.https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.iecr.9b06243)和Chemical Engineering Science (2020, 220, 115654.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000925092030186X)，两篇文章均被选为期刊封面文章。王爽教授和李晋平教授为两篇文章的共同通讯作者，博士研究生雷娟为两篇文章的第一作者。
