当前全球工业化进程中，由NOx排放引发的酸雨、光化学烟雾及呼吸道疾病等生态与健康问题日益严峻。选择性催化还原（NH3-SCR）是目前工业界应用最广泛的NOx减排技术。然而，广泛商用的传统钒钨钛系催化剂存在最佳操作温度窗口较窄（300-400 ℃）、高温易导致活性组分升华脱落以及具有潜在生物毒性等固有局限性。仅依赖传统高温催化剂的脱硝模式，不仅大幅增加了工业废气预热的巨大能耗与经济成本，还需要配备严格的废弃物处理措施以防二次污染。近年来，无毒且具备多变金属价态的尖晶石型钴锰氧化物因其优异的潜力备受关注，但其低温活性不足和缺陷工程难以调控的瓶颈，严重制约了其实际应用。因此，开发活性更高、工作温度范围更宽且环境友好的替代催化剂，成为当前大气污染控制领域的一个关键课题。

内蒙古作为我国重要的能源与重工业基地，同时也是具有全球战略地位的稀土资源大区，将“工业维他命”稀土元素应用于环保催化材料具有得天独厚的优势。内蒙古师范大学环境健康研究院的张羽等研究人员通过共沉淀法，将La、Pr、Sm、Nd四种镧系稀土元素引入CoMn2O4空心立方体，系统分析了其微观结构、缺陷特征与脱硝性能。结果表明，不同稀土元素掺杂对催化剂性能的影响存在差异，其中Pr掺杂体系低温催化活性最优。该催化剂达到80% NOx转化率的温度比未改性样品降低约100 ℃，在150 ℃时可实现100%的脱硝率，且在200 ℃下连续运行24小时活性未出现衰减。结合原位红外光谱与密度泛函理论计算，研究识别出Pr掺杂是降低氧空位形成能、促使大量表面晶格氧生成与活化的关键化学驱动因子。研究还揭示了该催化体系中气相氧与晶格氧共同参与的独特氧化还原循环，以及遵循Langmuir-Hinshelwood和Eley-Rideal双重路径的反应机理，明确了稀土修饰在改善电子转移与酸性位点分布中的重要作用。

在国家推进蓝天保卫战与区域产业绿色转型的背景下，如何平衡高耗能产业的经济效益与生态环境保护，开发适用于复杂工业烟气环境的低温脱硝技术，制定有效的污染防控策略，是实现“双碳”目标的重要环节。本研究通过阐明稀土元素掺杂钴锰尖晶石的微观作用机制，揭示了表面晶格氧活化在提升低温催化性能中的关键作用。研究获得的稀土改性策略和相关数据，可为环保企业和科研机构设计更高活性的催化组分提供参考，有助于实现工业烟气脱硝的科学管控，以较低的能耗代价获得较好的环境收益。该成果为内蒙古特色稀土资源的高附加值利用提供了新思路，相关设计思路也可供挥发性有机物降解或多相催化领域借鉴，在推动大气污染治理的同时兼顾经济与社会成本效益。