Ce掺杂LaCoO3催化氧化NO的密度泛函理论研究
文献类型:学位论文
作者 | 李孝晨 |
答辩日期 | 2019-05-26 |
授予单位 | 中国科学院大学 |
授予地点 | 北京 |
导师 | 高洪伟 |
关键词 | DFT计算 吸附能 氧化学 NO氧化 Ce掺杂 |
学位名称 | 硕士 |
学位专业 | 材料工程 |
英文摘要 | 由机动车和燃煤电厂所产生的氮氧化物(NOx,x = 1, 2)给人类的健康和环境带来了巨大的威胁。为了减少氮氧化物所造成的危害,一些后处理技术被开发和研究。NO氧化成NO2是这些后处理技术中的一个非常重要的环节。近几十年来,具有ABO3结构的钙钛矿,特别是LaCoO3,作为一种有巨大前景的NO氧化催化剂受到了广泛关注。以前的实验研究已经报道掺杂铈(Ce)可以改善LaCoO3的催化性能。然而,通过文献调研,我们发现为什么掺杂Ce可以提高LaCoO3对NO的催化氧化活性还没有被解释清楚。本文采用密度泛函理论(DFT)方法系统地研究了NO在未掺杂和Ce掺杂的LaCoO3(011)表面的的氧化过程。第一部分研究了NO在未掺杂和Ce掺杂的LaCoO3(011)表面的吸附行为。计算结果表明,Ce掺杂后最佳吸附位并没有被改变。当NO分子被吸附到未掺杂的LaO终端的LaCoO3(011)表面时,最稳定的吸附位点是hollow-top位。对于NO吸附在未掺杂的CoO2终端的LaCoO3(011)表面,Co-top最优吸附位。Ce掺杂以后,hollow-top位和Co-top对NO分子的吸附能力都被提高。当NO分子以hollow-NO构型吸附在未掺杂和Ce掺杂的LaO终端的LaCoO3(011)表面上时,它作为电子受体并且在吸附过程中电子从表面转移到NO分子。相反,对于未掺杂和Ce掺杂的CoO2终端的LaCoO3(011)表面的Co-NO构型,NO分子变成了电子供体并且电子从NO分子转移到表面。第二部分采用DFT方法,对分子氧(O2)和原子氧(O)在未掺杂和Ce掺杂LaCoO3(011)表面的吸附反应进行了研究,并且分析了Ce掺杂对吸附反应的影响。计算结果表明,当反应物(即O2和O)被吸附到未掺杂的LaO终端和CoO2终端的LaCoO3(011)表面上时,最稳定的吸附位分别是hollow-top位和Co-top位。Ce掺杂以后,最稳定的吸附位并没有被改变,但吸附位对反应物的吸附能力有所提高。当O2和O被吸附在未掺杂和Ce掺杂的LaCoO3(011)表面上时,它们都是充当电子受体,并从相应的表面获得电子。第三部分利用DFT方法,系统地研究了NO在未掺杂和Ce掺杂的LaCoO3(011)表面的氧化反应路径。在本研究中,NO氧化的超晶格氧机理和Mars?van Krevelen(MVK)机理都被考虑。计算结果表明在未掺杂和Ce掺杂的LaO 终端的LaCoO3(011)表面上更容易按照超晶格氧机理氧化NO,而MVK机理更适合于未掺杂和Ce掺杂的CoO2终端的LaCoO3(011)表面。通过对未掺杂和Ce掺杂表面上相同的NO氧化路径的比较分析,可以发现Ce掺杂对LaO终端的LaCoO3(011)表面的氧化反应是有利的,而对于CoO2终端的LaCoO3(011)表面的氧化反应是不利的。在这一部分关于NO氧化的研究中,Ce掺杂剂是通过降低O2分解和NO2脱附的能量势垒来对LaO终端的LaCoO3(011)表面的氧化反应做出贡献的。 |
源URL | [http://ir.xjipc.cas.cn/handle/365002/5975] ![]() |
专题 | 新疆理化技术研究所_资源化学研究室 |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 李孝晨. Ce掺杂LaCoO3催化氧化NO的密度泛函理论研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2019. |
入库方式: OAI收割
来源:新疆理化技术研究所
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