CO和NO作為汽車尾氣的主要成分不僅對環(huán)境造成污染,同時也對人體健康構成威脅。鈀團簇(Pd_n簇)憑借其特殊的電子結構及選擇催化活性,被廣泛應用于治理大氣中的CO、NO_X等有毒氣體。近年來,研究者更多的注意到摻雜團簇,即摻雜了其他金屬的鈀團簇,由于摻雜的金屬改變了原團簇的物理和化學性質(zhì),相比于純鈀團簇,它們有著更好的催化效果。因此,摻雜團簇已成為目前的研究熱點。摻雜金屬一般為:Au、Ag、Cu和Ni。其中Au、Ag、Cu屬于第IB族的元素,Ni、Pd屬于第Ⅷ族。本論文利用Gaussian 09軟件包,選用B3LYP雜化密度泛函方法,對C、N、O原子采用6-311++G(d,p)基組,對過渡態(tài)金屬原子Pd、Au、Ag、Cu和Ni采用LANL2DZ贗勢基組。研究了團簇和摻雜團簇分別吸附CO和NO的現(xiàn)象和相關性質(zhì)。目的是為了尋找吸附效果較好的團簇體系,確定吸附位置對團簇穩(wěn)定性、吸附效果和吸附活性的影響,為進一步的催化氧化研究和相關實驗提供理論指導。本文主要的研究內(nèi)容及結果如下:1)通過原子特性構建團簇結構Pd_n(n=4-13)團簇和Pd_(n-1)X(n=4-13,X=Au、Ag、Cu、Ni)摻雜團簇,幾何優(yōu)化后,比較團簇中各原子間的鍵長、團簇的HOMO-LUMO gap、平均結合能以及二階差分能量隨團簇尺寸的變化規(guī)律。摻雜團簇各體系比純鈀團簇穩(wěn)定性好。在純鈀團簇中,Pd_5和Pd_7的穩(wěn)定性較好;在摻雜團簇中,Pd_6Au,Pd_8Au,Pd_(10)Au,Pd_5Ag,Pd_8Ag,Pd_5Cu,Pd_8Cu,Pd_4Ni,Pd_(10)Ni的穩(wěn)定性較好,其中,摻雜Ni原子的團簇更穩(wěn)定。2)在Pd_n(n=4-13)團簇和第一步得到的穩(wěn)定的摻雜團簇中,建立了多個Top、Bridge、Hollow吸附位置吸附CO的體系,并對體系優(yōu)化,選出能量最低的體系進行分析。在含有摻雜金屬Au、Ag的團簇中,Bridge位吸附效果較好,其余團簇的Top位的吸附效果較好。Pd_(12)-Bridge,Pd_6Au-Bridge,Pd_5Ag-Bridge,Pd_4Ni-Hollow有較好的吸附性,摻雜團簇吸附CO效果更好。所有團簇的Hollow位的活化效果最佳。3)在Pd_n(n=4-13)團簇和第一步得到的穩(wěn)定的摻雜團簇中,建立了多個Top、Bridge、Hollow吸附位置吸附NO的體系,并對體系優(yōu)化,選出能量最低的體系進行分析。Top位和Bridge位均出現(xiàn)較好的吸附表現(xiàn)。Pd_6-Top,Pd_6-Bridge,Pd_6-Hollow,Pd_(10)-Hollow,有較好的吸附效果,摻雜團簇Pd_6Au-Top和Pd_6Au-Bridge僅比其他摻雜團簇吸附效果較好,純鈀團簇吸附NO效果更好。所有團簇的Hollow位的活化效果最佳。本文的研究結果對進一步討論摻雜團簇催化氧化CO和NO尋找最優(yōu)路徑做了鋪墊性工作,同時將為小分子吸附于小尺寸摻雜團簇表面的實驗提供可靠地理論支持。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O647.3
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
        1.1.1 汽車尾氣污染及生物毒性
        1.1.2 三效催化劑在處理汽車尾氣中的應用
    1.2 納米團簇催化劑
        1.2.1 團簇的定義
        1.2.2 團簇的性質(zhì)
        1.2.3 團簇的研究意義
    1.3 鈀團簇和鈀摻雜團簇的研究概況
        1.3.1 鈀團簇的組成和理論研究
        1.3.2 鈀摻雜團簇的組成和理論研究
    1.4 本文研究意義和內(nèi)容
2 金屬團簇的穩(wěn)定性
    2.1 引言
    2.2 密度泛函理論（DFT）
        2.2.1 Thomas-Fermi模型
        2.2.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.3 Kohn-Sham方程
    2.3 計算方法
    2.4 結果與討論
n（n=4-13）團簇'>        2.4.1 Pd_n（n=4-13）團簇
n-1Au（n=4-13）團簇'>        2.4.2 Pd_n-1Au（n=4-13）團簇
n-1Ag（n=4-13）團簇'>        2.4.3 Pd_n-1Ag（n=4-13）團簇
n-1Cu（n=4-13）團簇'>        2.4.4 Pd_n-1Cu（n=4-13）團簇
n-1Ni（n=4-13）團簇'>        2.4.5 Pd_n-1Ni（n=4-13）團簇
        2.4.6 摻雜不同原子的比較
    2.5 小結
3 團簇吸附CO、NO的效果研究
    3.1 引言
    3.2 計算方法
    3.3 結果與討論
n（n=4-13）團簇吸附CO'>        3.3.1 Pd_n（n=4-13）團簇吸附CO
n團簇摻雜Au,Ag,Cu,Ni原子吸附CO'>        3.3.2 Pd_n團簇摻雜Au,Ag,Cu,Ni原子吸附CO
n（n=4-13）團簇吸附NO'>        3.3.3 Pd_n（n=4-13）團簇吸附NO
n團簇摻雜Au,Ag,Cu,Ni原子吸附NO'>        3.3.4 Pd_n團簇摻雜Au,Ag,Cu,Ni原子吸附NO
    3.4 小結
結論
參考文獻
致謝

【參考文獻】

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1 王廣厚;;關于納米技術的思考:從原子團簇基礎研究到納米技術應用探索[J];科學;2014年01期

本文編號：2889933