nox在zsm-5分子筛上吸附及催化分解量化的研究

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1、摘要本文采用密度泛函理论(DensityFunctionTheory，DFT)，在B3LYP／6—31G(d，P)水平上，通过计算NO和N20分子在H-ZSM一5，Cu—ZSM一5和Fe．ZSM．5分子筛上吸附时的结构优化数据，吸附能(AE。d；)，电荷分布和红外光谱数据。分别考察了H型ZSM．5分子筛不同酸性位对NO、N20分子的吸附及处于ZSM．5分子筛孔道中不同酸性位处的Cu离子和Fe离子对NO、N20的吸附。得到以下结论：(1)通过单因素方法，分别考察了分子筛簇模型大小，基组水平，零点能校正，吸附温度，吸附压力对DFT计算精度的影响。确定了计算基

2、准；(2)NO和N20分子在H．ZSM．5分子筛上为物理吸附，在Fe．ZSM．5和Cu．ZSM一5分子筛上为化学吸附：NO和N20在H．ZSM．5，Cu／Fe．ZSM．5分子筛上吸附为放热过程；(3)H．ZSM．5分子筛不同孔道的酸性位对NO和N20分子吸附能力不同，处于直型孔道中的IDt酸性位吸附能力最强；(4)处于ZSM．5分子筛不同孔道的酸性位处的Cu离子和Fe离子对NO和N20分子吸附能力不同，处于a酸性位处的Cu离子和Fe离子吸附能力最强。在以上理论计算的基础上，基于IRC理论，采用Mulliken布局分析，通过电荷转移(ChargeTrans

3、fer,CT)对N20分子在3簇和7簇Fe．ZSM-5分子筛模型上的直接催化分解反应机理进行了初步探讨，证明N20在直接催化分解过程中，首先一个N20分子吸附在Fe离子位形成过渡态，N．O键断裂，N2从分子筛上脱附，留下一个表面吸附O原子。接着Fe离子吸附第二个N20分子，N—O键断裂后，在Fe离子位形成第二个表面吸附O，两个O原子结合成02，从分子筛表面脱附，完成N20分子的分解。关键词：NOx；H—ZSM·5；Fe．ZSM．5；Cu．ZSM．5；吸附；催化机理；密度泛函理论ABSTRACTInthestudy,theoptimizedgeometry

4、,adsorptionenergy(AEaas)，Mullikenpopulation，Infrared(IR)ofNOandN20adsorptionovertheH-ZSM-5，Cu-ZSM-5andFe-ZSM-5zeoliteswerecalculatedbythedensityfunctionaltheory(DFT)methodatthelevelofB3LYP／6-3lG(d，p)．Onthebasisofexperimentalresults，NOandN20adsorptiononthedifferentacidsitesofH—ZSM

5、一5zeolites，andNOandN20adsorptionontheCuionandFeionofZSM一5zeoliteswereresearchedseparately．Theresultsshow．(I)Theclustersmodel，basisset，zero—pointcorrection，adsorptiontemperatureandpressureimpactonthecalculationprecisionbythesinglefactmethod．Thecomputationbasedwereidentified；(2)NOa

6、ndN20adsorptiononH—ZSM一5zeolitewerephysicaladsorption．AndNOandN20adsorptiononFe-ZSM一5andCu·ZSM-5zeoliteswerechemicaladsorptionn．Alloftheadsorptionwereexothermicprocess；(3)theadsorptionabilityofNOandN20adsorptionontheacidsitesoftheH—ZSM一5zeoliteswerenotdifferent．Theadsorptionabili

7、tyofuacidsiteswerethestrongest；(4)theadsorptionabilityofNOandN20adsorptionontheCuionandFeionoftheacidsitesIIinZSM一5zeoliteswerenotdifferent,theadsorptionabilityoftheOtacidsitesofCuionandFeionwerethestrongest．Onthebaseofthetheorycalculation，based011IRCtheory，Mullikenpopulationanal

8、ysis，thestudyverifythatN20adsorptiononFe