本文關(guān)鍵詞：汽車尾氣中CO與NO催化消除的實(shí)驗(yàn)與理論研究

  更多相關(guān)文章： NiO CO氧化 氧物種 反應(yīng)機(jī)理 NO Rh(111)晶面

【摘要】：采用水熱合成的方法合成了片狀、花狀Ni(OH)2,在573與773 K下焙燒得到不同形貌的NiO樣品。通過(guò)物理表征手段,如X射線粉末衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、BET比表面得到樣品NiO的晶相以及形貌特征。通過(guò)氫氣程序升溫還原(H2-TPR)、X射線光電子能譜(XPS)手段的表征得到樣品NiO的化學(xué)信息；利用CO氧化作為探針?lè)磻?yīng),評(píng)價(jià)不同形貌NiO樣品的催化活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)相同焙燒溫度處理的樣品,片狀NiO比花狀樣品比表面積大,暴露的表面配位不飽和的Ni原子比較多,缺陷氧(Odef)物種濃度較高,導(dǎo)致CO催化氧化活性較高；對(duì)相同形貌的NiO,低溫處理的樣品比表面積遠(yuǎn)大于高溫焙燒樣品,相應(yīng)CO氧化活性亦遠(yuǎn)高于高溫焙燒的NiO。建立在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,初步給出了CO在NiO樣品上的可能的氧化反應(yīng)機(jī)理。采用水熱合成的方法制備了CeO2納米立方體,通過(guò)等體積浸漬法制備了Rh2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%,0.5%,1.0%的Rh2O3/CeO2催化劑。通過(guò)X射線粉末衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、BET比表面等物理表征手段表征了催化劑的物理結(jié)構(gòu)信息；利用H2-TPR、XPS研究了不同負(fù)載量的Rh2O3/CeO2催化劑的化學(xué)與電子結(jié)構(gòu)信息。由于負(fù)載的Rh2O3納米粒子較小,且其負(fù)載量較低,因此催化劑的XRD譜圖中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)Rh2O3的峰,CeO2載體粒子的尺寸在40 nm左右。CO氧化反應(yīng)結(jié)果表明：?jiǎn)为?dú)的CeO2載體活性較低,隨著R1uO3負(fù)載量的增加,其催化活性增強(qiáng)。當(dāng)催化劑中的Rh2O3被還原為Rh后,其催化活性明顯高于Rh2O3/CeO2催化劑。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,利用密度泛函理論初步計(jì)算了Rh2O3/CeO2催化劑上不同的活性位對(duì)CO催化氧化的作用。計(jì)算結(jié)果表明,Rh2O3/CeO2催化劑中Rh203配位不飽和度較高的氧物種具有較高的CO催化氧化活性。Rh及其氧化物是消除汽車尾氣中NOx催化劑的活性組分,從分子水平深入研究NOx在Rh催化劑上的反應(yīng)機(jī)理具有重要的意義。本文利用基于密度泛函理論的CASTEP軟件系統(tǒng)計(jì)算了NO在Rh(111)表面的吸附與反應(yīng)行為。計(jì)算結(jié)果表明,NO吸附在表面的hcp洞位最穩(wěn)定,NO直接解離反應(yīng)能壘較高。當(dāng)反應(yīng)體系有H存在時(shí),NO與H反應(yīng)形成中間體的能壘較高。通過(guò)對(duì)NO吸附行為與反應(yīng)機(jī)理的研究,NO在Rh(111)表面解離過(guò)程為：吸附在hcp或者fcc洞位的NO遷移到平躺表面橋位后直接解離生成N與O原子；當(dāng)表面存在H原子時(shí),NO與H反應(yīng)后發(fā)生解離。
【關(guān)鍵詞】：NiO CO氧化 氧物種 反應(yīng)機(jī)理 NO Rh(111)晶面
【學(xué)位授予單位】：浙江師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 文獻(xiàn)綜述11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 汽車尾氣的排放標(biāo)準(zhǔn)及其危害12-13
• 1.2.1 汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展12
• 1.2.2 汽車尾氣污染物及其危害12-13
• 1.3 三效催化劑發(fā)展歷程及其組成13-16
• 1.3.1 汽車尾氣消除催化劑的發(fā)展歷程14
• 1.3.2 三效催化劑的組成14-16
• 1.4 鈰基催化劑及其研究現(xiàn)狀16-18
• 1.5 納米催化劑18-19
• 1.5.1 納米催化劑的制備方法18-19
• 1.5.2 納米催化劑的分類19
• 1.5.3 納米催化劑特性19
• 1.6 課題的研究目的以及研究?jī)?nèi)容19-21
• 2 計(jì)算方法21-25
• 2.1 密度泛函理論21-23
• 2.1.1 Hohenberg-Kohn定理22
• 2.1.2 Kohn-Sham方程22-23
• 2.2 VASP簡(jiǎn)介23
• 2.3 MS簡(jiǎn)介23-25
• 3 納米NiO合成及其CO催化氧化性能的研究25-36
• 3.1 引言25-26
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分26-27
• 3.2.1 納米NiO合成26-27
• 3.2.2 納米NiO的CO氧化活性評(píng)價(jià)27
• 3.2.3 納米NiO表征27
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果27-33
• 3.3.1 NiO前驅(qū)體Ni(OH)_2的表征27-28
• 3.3.2 NiO的表征28-33
• 3.3.3 NiO的CO氧化活性33
• 3.4 討論33-34
• 3.5 結(jié)論34-36
• 4 Rh2O_3/CeO_2催化劑催化氧化CO的研究36-52
• 4.1 前言36-37
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分37-38
• 4.2.1 合成37
• 4.2.2 表征手段37-38
• 4.3 CO氧化活性評(píng)價(jià)38
• 4.4 理論計(jì)算方法38-39
• 4.5 結(jié)果與討論39-45
• 4.6 理論模擬45-50
• 4.6.1 Rh_2O_3/CeO_2(100)模型催化劑的構(gòu)建45-46
• 4.6.2 O物種的分類46-47
• 4.6.3 Rh_2O-3/CeO_2(100)模型催化劑與CO的反應(yīng)47-50
• 4.7 結(jié)論50-52
• 5 NO在Rh(111)面的還原機(jī)理探究52-70
• 5.1 引言52-53
• 5.2 計(jì)算模型參數(shù)設(shè)置53
• 5.3 結(jié)果與討論53-69
• 5.3.1 晶胞與Rh(111)表面優(yōu)化53-54
• 5.3.2 NO在Rh(111)面的吸附54-57
• 5.3.3 NO在Rh(111)面解離行為57-69
• 5.4 結(jié)論69-70
• 參考文獻(xiàn)70-79
• 致謝79-81

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