复合双金属催化剂的设计与研究-CO还原SO 2

发布时间：2023-12-04 17:41

　　二氧化硫(SO₂)作为工业废气中的主要污染成分之一，是造成酸雨、土壤中营养成分流失和其他大气污染问题的主要元凶。通过目前工业上使用的石膏涂刷法除去废气中的SO₂，不但不经济，而且存在产物CaSO4的处理问题。最近，在实验上，用还原性气体(如CO)直接将SO₂还原成硫单质或者羰基硫(COS)引起了人们极大的兴趣。 我们知道，在纳米尺度下，贵金属铂基催化材料在很多重要的反应中都表现出无与伦比的催化性能。但是很少有人用这些贵金属催化剂来处理SO₂。面临主要的挑战是铂基催化剂特别容易导致催化剂中毒。 在本论文中，我们运用第一性原理计算试图寻找这些问题的答案。通过合金化和预吸附CO这两种方法调节贵金属催化剂的性能，我们发现PtAu(CO)n(n=1³)团簇表现出母体催化剂不具有的优异性能。预吸附CO不仅可以有效地避免铂基催化剂硫中毒问题，而且可以降低反应的活化势垒。接着我们通过PDOS分析，和电荷密度差分的方法，研究了这些体系的电子结构。在预吸附CO的条件下，C-2p和M-5d轨道的耦合...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 第一性原理概况
    1.1 量子力学基础
    1.2 多体问题
        1.2.1 Hohenberg-Kohn 定理
        1.2.2 实际中的 DFT
        1.2.3 Kohn-Sham 方程
        1.2.4 常见的交换关联函数
2 PtlAum(CO)_n催化CO 还原 SO₂反应
    2.1 引言
    2.2 计算方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 催化剂的构建与优化
        2.3.2 SO₂吸附在催化剂上
        2.3.3 PtlAum(CO)_n催化CO 还原SO₂反应
        2.3.4 理想催化剂 PtAu(CO)3
    2.4 产物 COS 和 S₂中毒性的比较
    2.5 本章小结
3 预吸附 CO 对铂基催化剂催化性能的调控
    3.1 引言
    3.2 研究方法
    3.3 分析与讨论
        3.3.1 CO 的结合能与 SO₂的吸附能的比较
        3.3.2 晶体场稳定化能
        3.3.3 PDOS 分析
        3.3.4 分子轨道能级分析
        3.3.5 电荷密度差分分析
    3.4 本章小结
4 带电 PtAu(CO)_n催化CO 还原SO₂反应
    4.1 引言
    4.2 PtAu(CO)_n与[PtAu(CO)_n]^－的结构和HOMO-LUMO 轨道的比较
    4.3 PtAu(CO)_n和 PtAu(CO)_nSO₂的和电子亲和能
    4.4 反应势能面
    4.5 PDOS 分析
    4.6 本章小结
5 展望与结论
    5.1 展望
        5.1.1 PtlAum(CO)_n(l+m=3)催化剂
        5.1.2 TiO₂(001)表面上的 PtAu(CO)催化剂
    5.2 结论
参考文献
附录A 配位场稳定化能公式的推导
在学研究成果
致谢



本文编号：3870403