用UHV-FTIRS研究單晶金紅石相TiO2(110)表面NO的吸附和反應(yīng).pdf

1、近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大氣污染問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重，大氣污染治理逐漸受到各國(guó)政府的關(guān)注。如何高效的分解大氣中的各種有害氣體成為大氣污染治理的首要問(wèn)題。在大氣污染物中，一氧化氮(NO)及相關(guān)伴生氣體作為污染氣體中重要的組成部分，主要來(lái)自于石油產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程及內(nèi)燃機(jī)燃燒過(guò)程。一氧化氮在大氣中會(huì)迅速與氧氣和水蒸氣反應(yīng)生成二氧化氮(NO2)、硝酸(HNO3)等強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)，對(duì)城市建筑的框架結(jié)構(gòu)和金屬設(shè)備以及自然中的森林植被造成巨大破壞。在各國(guó)政府的

2、大力推動(dòng)下，近十年中出現(xiàn)了多種高效的氮氧化合物選擇性還原催化劑，各式基于催化劑的污染治理方案被相繼開發(fā)并付諸實(shí)踐。其中，二氧化鈦(TiO2)作為一種金屬氧化物，憑借其高介電常數(shù)、高效無(wú)毒、廉價(jià)的自身優(yōu)勢(shì)和良好的催化及光催化性質(zhì)，被廣泛的運(yùn)用到相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究中，并在多種含TiO2的復(fù)合或負(fù)載催化劑中表現(xiàn)出優(yōu)異的NO催化分解特性，然而其中的反應(yīng)機(jī)理尚不清楚。以表面科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的模型催化方法是研究TiO2表面NO吸附及催化反應(yīng)機(jī)理的最有效手段

3、。而紅外光譜技術(shù)是鑒定反應(yīng)前后反應(yīng)物和生成物的最有效方法。
　　在本文中，利用最新型的超高真空-紅外譜聯(lián)合系統(tǒng)(UHV-FTIRS)，研究超高真空環(huán)境(＜1×10-9mbar)下，一氧化氮(NO)在單晶TiO2(110)表面的吸附和反應(yīng)，極其隨NO注入量、襯底溫度和光照條件等因素的變化。①論證了NO在單晶金紅石相TiO2(110)表面多種中間產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)形態(tài)，確認(rèn)了(NO)2二聚體在TiO2(110)表面的cis-(ONNO)沿[0

4、01]晶向雙配位基對(duì)稱結(jié)構(gòu);②證明了適量提高襯底溫度、NO注入量對(duì)NO→N2O過(guò)程的促進(jìn)作用;③驗(yàn)證了金紅石相TiO2在對(duì)NO催化降解過(guò)程中存在紫外光光催化效應(yīng)。
　　此外，通過(guò)在單晶TiO2(110)表面的CO與NO的共吸附，觀測(cè)到一氧化碳與一氧化氮在紫外光照下共吸附反應(yīng)CO+NO→CO2+N2O的跡象。通過(guò)改變氣體注入順序證明了CO、cis-(ONNO)與N2O的競(jìng)爭(zhēng)吸附現(xiàn)象，吸附強(qiáng)度順序?yàn)閏is-(ONNO)＜CO＜N2O。