no在rh%2fsio2表面催化分解机理密度泛函理论的研究

《no在rh%2fsio2表面催化分解机理密度泛函理论的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、国内图书分类号：O641.12+1学校代码：10213国际图书分类号：540密级：公开理学硕士学位论文NO在Rh/SiO2表面催化分解机理的密度泛函理论研究硕士研究生：姚禛导师：李泽生教授盛利教授申请学位：理学硕士学科：物理化学所在单位：理学院答辩日期：2013年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O641.12+1U.D.C:540DissertationfortheMasterDegreeinScienceDensityFunctionalTheoryStudyoftheMechanismofNODecomp

2、ositionoverRh/SiO2CatalystsCandidate：ZhenYaoSupervisor：Prof.ZeshengLi,Prof.LiShengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：PhysicalChemistryAffiliation：SchoolofScienceDateofDefence：June,2013Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘

3、要氮氧化物(NOx)是严重危害人类健康的主要大气污染物。近年来，随着人类向大气中排放的NOx越来越多，对生态和生活环境的影响也越来越严重。NO作为NOx的主要成分和较难脱除成分，如何有效去除空气中的NO清洁大气环境，已成为当今大气污染治理领域中最为关心的问题之一。有关NO气体催化分解的基础研究越来越多。其中，直接催化分解NO分子以工艺简单、不产生二次污染等优点，在消除NO的诸多方法中，被认为是一种较理想的手段。目前已有研究指出过渡金属Rh元素对NO分解反应具有更好的催化性能，优于其他过渡金属元素Pt、Pd等，因此Rh元素的催化机理备受关注。

4、Rh具有成本偏高和比表面积小等过渡金属催化剂固有的缺点，因此，本文以Rh原子掺杂常见金属载体SiO2中作为研究对象，利用密度泛函理论模拟NO催化分解过程，探讨Rh/SiO2催化性能。本文对研究体系选用了四个硅原子（4-SiO2）及三个硅原子（3-SiO2）构成的4-硅八元环（4-Siring）和3-硅六元环（3-Siring）不同催化剂载体模型，研究NO+Rh/SiO2催化反应。研究结果如下：1）4-硅环和3-硅环团簇的稳定性极好，甚至比相应的六-碳元环和八-碳元环稳定性更好，故引用4-硅环和3-硅环团簇可以较好模拟催化剂载体SiO2，负载

5、的Rh原子活泼性较高，可以催化分解NO分子。2）Rh原子上5s、4d轨道电子跃迁到5p、5d轨道，甚至跃迁到6s轨道，说明化学活泼性极好。故在NO催化分解反应机理计算中，选取上述4-硅环和3-硅环的Rh/SiO2催化剂团簇作为NO分解反应的理论模型。3）计算模拟得出NO催化分解反应机理分为三步。首先，NO气体以N*端或O*端吸附在催化剂Rh/SiO2表面；接着，另外一个NO分子以N端与之前的NO分子的N原子发生作用，形成N-N键，经历过渡态生成中间体N2O与O*；随后，O*与N2O发生反应生成N2与O2或者N2O直接与催化剂表面发生吸附，分

6、解生成N2。4）计算表明，N2O为NO催化分解反应的主要中间体，该步为必经的过渡态。以上理论研究证明上述独特构型的过渡金属Rh负载SiO2的催化剂团簇可以作为NO催化分解反应的催化剂材料，该催化剂具有优异的催化性能和一定的抗毒化能力。该模型为节约计算成本、增大催化剂比表面积和提高其催化性能都提供了可能。关键词：NO分解；催化氧化；Rh/SiO2；密度泛函I哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractNowadays,nitrogenoxides(NOx)hasbecomemainatmosphericpollutantswhichseri

7、ouslyendangerhuman’shealth.Emissionsofnitrogenoxidesgrowrapidlyinrecentyears,causingaseriousdeteriorationofourecologicalandlivingenvironment.Thus,muchstressislaidonresearchtotakeeffectivemeasureofdenitrationandeliminatethepollutionofnitrogenoxides.Asthemaincomponentofnitro

8、genoxides,NOishardtoeliminateandconsideredtobeageneralconcernofthecurrentairpollutionprob