分子篩ZSM-5負(fù)載過渡金屬催化氧化NO的量子化學(xué)研究.pdf

1、當(dāng)今中國環(huán)境污染日益嚴(yán)重，其中的NOx是引起霧霾的一種很重要的污染物。工業(yè)上NOx脫除的技術(shù)主要是SCR(Selective Catalytic Reduction，選擇性催化還原法)和SCO(Selective Catalytic Oxidation，選擇性催化氧化法)。由于單獨的NO在參加SCR反應(yīng)的時候效率不如NO和NO2按一定比例參加反應(yīng)時的高，所以發(fā)展出了快速SCR技術(shù)。不論快速SCR還是SCO，將NO催化氧化為NO2的技術(shù)均

2、占有重要的地位。而目前，對NO催化氧化的研究以實驗為主，機理還不是很清楚。所以，基于NO的催化氧化在脫硝領(lǐng)域的重要作用，本文對其催化機理進行了詳細(xì)地研究。
　　首先，本文采用量子化學(xué)密度泛函理論對NO的直接氧化反應(yīng)進行了計算研究，分析了優(yōu)化方法與基組對計算所帶來的影響，并以此作為與催化氧化反應(yīng)對比的參照。之后，采用UB3LYP//SDD方法優(yōu)化得到負(fù)載在分子篩ZSM-5不同原子附著位點（Si、Al、Ce）上的以Mn、Co為代表的過

3、渡金屬催化氧化NO相關(guān)反應(yīng)的反應(yīng)物、過渡態(tài)、中間體及產(chǎn)物，分析得到反應(yīng)進程，并計算獲得了反應(yīng)的活化能。最后，通過分析總結(jié)，對反應(yīng)機理進行了探究。
　　計算表明：使用UB3LYP//SDD方法計算優(yōu)化的情況下， Mn-ZSM5或Co-ZSM5催化劑的存在下NO氧化的活化能在40-80kJ/mol左右，而NO直接氧化的活化能在130kJ/mol以上，所以，Mn-ZSM5和Co-ZSM5具有明顯的催化效果；催化劑的附著中心原子不同，活化

4、能也有差異，其中以Ce和Al為附著位點的ZSM-5催化反應(yīng)時的活化能在40kJ/mol左右，而以Si為附著位點的ZSM-5催化反應(yīng)的活化能要高于70kJ/mol，可知，摻雜了Ce、Al氧化物的催化劑的催化活性更好；通過計算得出Mn-ZSM5與Co-ZSM5的催化活性相差不大，總體上比Mn-ZSM5稍好一些。與前人研究的實驗結(jié)果比較后推斷，溫度、氣體空速和載體等一系列因素都會對催化效果產(chǎn)生影響，所以，進行比較還需考慮更多因素。