单原子Cu催化剂还原燃煤烟气中NO的微观机理研究
李响
安治全
朱亚明
王焕然
摘要：单原子催化剂具有高原子利用率与高催化活性并已广泛应用于CO氧化、CO2还原等领域,对单原子Cu催化剂在催化还原NO领域的微观机理研究有助于开发还原氮氧化物的新型单原子催化剂.阐述量子化学计算参数与模型构建,剖析基于Eley-Rideal(E-R)、Langmuir-Hinshelwood(L-H)吸附机理下的NO还原反应路径及N2O还原反应路径,并对NO还原反应动力学进行分析,以密度泛函理论、经典过渡态理论为依据,探究石墨烯量子点担载单原子Cu催化剂(Cu/G)催化还原燃煤烟气中NO的微观反应机理.结果表明,Cu/G非均相还原NO包括N2O的形成与N2的形成2个阶段.由能垒角度分析,在E-R作用机制下,NO依次被还原生成N2O和N2的控速步骤能垒值为74.5 kJ/mol,小于L-H作用机制控诉步骤能垒值.由动力学角度分析,反应温度的升高提升了 NO还原反应的速率.反应过程中活性氧的转移导致石墨烯量子点的消耗,随着活性氧转移速率的减弱,最终导致催化剂失活.单原子Cu催化剂催化还原NO的能垒值较金属Cu团簇能垒值有所降低,说明金属分散性对催化剂的活性产生直接影响,也证明单原子催化在还原NO领域具有潜在的前景.
关键词：微观机理密度泛函理论单原子催化剂氮氧化物经典过渡态理论模型结构还原反应路径
分类号：X733(交通运输业污染、废物处理与综合利用)
论文发表日期：2024-09-10
页数：7( 11-17 )
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