活性炭表面NO的催化氧化及還原機(jī)理研究.pdf

1、氮氧化物（NOX）是主要的大氣污染物之一，對(duì)人類(lèi)的生命財(cái)產(chǎn)造成極大的危害，有效控制NOX的排放正日益受到人們的重視。活性炭獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)和發(fā)達(dá)的比表面積使得在脫硝乃至多污染物協(xié)同脫除方面有良好的應(yīng)用前景，然而對(duì)于不同條件下炭基吸附材料表面NO的反應(yīng)途徑仍不明確。本文利用量子化學(xué)密度泛函理論，對(duì)NO分子在活性炭表面的吸附、催化氧化以及還原機(jī)理進(jìn)行研究。
　　利用密度泛函理論的B3LYP方法，6-31G(d)基組，在之字型（zigza

2、g）的四個(gè)苯環(huán)模型上對(duì)NO、O2、H2O在活性炭表面的吸附行為進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)之上，探討了活性炭催化氧化NO的機(jī)理。結(jié)果表明：O2和H2O在同NO的競(jìng)爭(zhēng)吸附中均具有一定的優(yōu)勢(shì)；H2O在活性炭表面發(fā)生分解反應(yīng)，最終兩個(gè)H原子和一個(gè)O原子共占據(jù)三個(gè)活性位，對(duì)活性炭吸附NO起到抑制作用。O2可以先吸附于活性炭表面形成兩個(gè)半醌基，之后和吸附態(tài)的NO發(fā)生氧化反應(yīng)生成-NO2；游離態(tài)的O2也可以直接和吸附態(tài)的NO反應(yīng)生成-NO2；結(jié)合統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)分

3、析，發(fā)現(xiàn)游離態(tài)的O2直接和吸附態(tài)的NO發(fā)生氧化反應(yīng)是NO轉(zhuǎn)化成NO2的主要途徑。
　　利用B3LYP/6-31G(d)方法，在之字型的四個(gè)苯環(huán)模型上對(duì)高溫下活性炭還原NO的機(jī)理進(jìn)行研究。結(jié)果表明：在活性炭還原NO的過(guò)程中，兩個(gè)NO分子首先以二聚體的形式吸附于活性炭表面，這種吸附形式有利于NO還原成N2或者N2O。共優(yōu)化得到六種穩(wěn)定的NO二聚體吸附構(gòu)型，根據(jù)各個(gè)構(gòu)型的幾何結(jié)構(gòu)推斷出可能的分解產(chǎn)物。進(jìn)一步對(duì)這六種構(gòu)型的分解路徑進(jìn)行研究