氮氧化物作為空氣中的主要污染物會造成光化學煙霧、酸雨等諸多問題,影響人類的健康和環(huán)境質(zhì)量。目前工業(yè)上常用的NH3-SCR存在有二次污染、催化劑成本高等問題。因此,研究環(huán)境友好、成本低廉的脫除氮氧化物的方法已成為研究熱點。本實驗組前期的實驗結(jié)果表明金屬鐵及其氧化物可以直接還原NO。但是,對于其在分子水平上的微觀機理,現(xiàn)階段還缺乏相應的研究。而利用量子化學中的密度泛函理論可以揭示反應體系的中間體、過渡態(tài)及動力學特性等有關信息,從而可以得到鐵簇與NO的反應機理。在課題組對單個鐵原子和NO的反應體系進行研究后發(fā)現(xiàn),由于Fe和NO的反應體系體系偏小,研究得到的過渡態(tài)／中間體的能量與實際偏差較大。基于此,本文采用密度泛函理論(Density Functional Theory, DFT)中的B3LYP方法在6-311+G(d,p)的計算水平上計算研究了過渡金屬鐵簇(Fe2和Fe4)和NO的反應。通過Gaussian09軟件平臺,全參數(shù)優(yōu)化了各體系反應勢能面上各駐點的幾何結(jié)構(gòu),并用頻率分析法以及內(nèi)稟反應坐標(IRC)方法對過渡態(tài)進行了驗證,得到了該反應的微觀反應路徑和反應勢能面(PESs)。利用分子...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.0. 研究背景
    1.1. 脫除氮氧化物的方法
        1.1.1. NO直接催化分解法
        1.1.2. NSR催化技術
        1.1.3. SCR催化技術
    1.2. 鐵及氧化物直接催化還原NO_x的研究現(xiàn)狀
    1.3. 基于密度泛函理論研究脫除NO_x進展
        1.3.1. 金屬催化劑
        1.3.2. 金屬氧化物催化劑
        1.3.3. 分子篩催化劑
    1.4. 本文研究內(nèi)容與方法
    1.5. 本章小結(jié)
第二章 理論基礎和計算方法
    2.1. 密度泛函理論
    2.2. 兩態(tài)態(tài)理論
    2.3. 過渡態(tài)理論
    2.4. 反應勢能面(PES)
        2.4.1. 勢能面上臨界點的幾何性質(zhì)
        2.4.2. 勢能面交叉
    2.5. 內(nèi)稟反應坐標(IRC)
    2.6. 分子中的原子理論(AIM)
    2.7. 計算方法
第三章 Fe₂與NO反應的密度泛函理論研究
    3.1. 結(jié)果和討論
        3.1.1. Fe₂+NO反應體系
        3.1.2. Fe₂+NO反應機理
    3.2. 反映在兩個勢能面上的交叉行為
    3.4. 反應動力學計算
    3.5. 結(jié)論
第四章 Fe₄和NO反應的密度泛函理論研究
    4.1. 結(jié)果和討論
        4.1.1. Fe₄+NO反應體系
        4.1.2. Fe₄+NO的反應機理
    4.2. 反應在兩個勢能面上的交叉行為
    4.3. AIM拓撲分析
    4.4. 反應動力學計算
    4.5. 結(jié)論
第五章 研究總結(jié)與展望
    5.1. 主要研究成果
    5.2. 課題創(chuàng)新之處
    5.3. 研究展望
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文、專利
致謝



本文編號：3800850