CO和NO作為汽車(chē)尾氣的主要成分不僅對(duì)環(huán)境造成污染,同時(shí)也對(duì)人體健康構(gòu)成威脅。鈀團(tuán)簇(Pd_n簇)憑借其特殊的電子結(jié)構(gòu)及選擇催化活性,被廣泛應(yīng)用于治理大氣中的CO、NO_X等有毒氣體。近年來(lái),研究者更多的注意到摻雜團(tuán)簇,即摻雜了其他金屬的鈀團(tuán)簇,由于摻雜的金屬改變了原團(tuán)簇的物理和化學(xué)性質(zhì),相比于純鈀團(tuán)簇,它們有著更好的催化效果。因此,摻雜團(tuán)簇已成為目前的研究熱點(diǎn)。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(duì)C、N、O原子采用6-311++G(d,p)基組,對(duì)過(guò)渡態(tài)金屬原子Pd、Au、Ag、Cu和Ni采用LANL2DZ贗勢(shì)基組。研究了團(tuán)簇和摻雜團(tuán)簇分別吸附CO和NO的現(xiàn)象和相關(guān)性質(zhì)。目的是為了尋找吸附效果較好的團(tuán)簇體系,確定吸附位置對(duì)團(tuán)簇穩(wěn)定性、吸附效果和吸附活性的影響,為進(jìn)一步的催化氧化研究和相關(guān)實(shí)驗(yàn)提供理論指導(dǎo)。本文主要的研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:1)通過(guò)原子特性構(gòu)建團(tuán)簇結(jié)構(gòu)Pd_n(n=4-13)團(tuán)簇和Pd_(n-1)X(n=4-13,X=Au、Ag、Cu、Ni)摻雜團(tuán)簇,幾何優(yōu)化后,比較團(tuán)簇中各原子間的鍵長(zhǎng)、團(tuán)簇的HOMO-LUMO gap、平均結(jié)合能以及二階差分能量隨團(tuán)簇尺寸的變化規(guī)律。摻雜團(tuán)簇各體系比純鈀團(tuán)簇穩(wěn)定性好。在純鈀團(tuán)簇中,Pd_5和Pd_7的穩(wěn)定性較好;在摻雜團(tuán)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(tuán)簇更穩(wěn)定。2)在Pd_n(n=4-13)團(tuán)簇和第一步得到的穩(wěn)定的摻雜團(tuán)簇中,建立了多個(gè)Top、Bridge、Hollow吸附位置吸附CO的體系,并對(duì)體系優(yōu)化,選出能量最低的體系進(jìn)行分析。在含有摻雜金屬Au、Ag的團(tuán)簇中,Bridge位吸附效果較好,其余團(tuán)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(tuán)簇吸附CO效果更好。所有團(tuán)簇的Hollow位的活化效果最佳。3)在Pd_n(n=4-13)團(tuán)簇和第一步得到的穩(wěn)定的摻雜團(tuán)簇中,建立了多個(gè)Top、Bridge、Hollow吸附位置吸附NO的體系,并對(duì)體系優(yōu)化,選出能量最低的體系進(jìn)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(tuán)簇Pd_6Au-Top和Pd_6Au-Bridge僅比其他摻雜團(tuán)簇吸附效果較好,純鈀團(tuán)簇吸附NO效果更好。所有團(tuán)簇的Hollow位的活化效果最佳。本文的研究結(jié)果對(duì)進(jìn)一步討論摻雜團(tuán)簇催化氧化CO和NO尋找最優(yōu)路徑做了鋪墊性工作,同時(shí)將為小分子吸附于小尺寸摻雜團(tuán)簇表面的實(shí)驗(yàn)提供可靠地理論支持。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)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(chē)尾氣污染及生物毒性
        1.1.2 三效催化劑在處理汽車(chē)尾氣中的應(yīng)用
    1.2 納米團(tuán)簇催化劑
        1.2.1 團(tuán)簇的定義
        1.2.2 團(tuán)簇的性質(zhì)
        1.2.3 團(tuán)簇的研究意義
    1.3 鈀團(tuán)簇和鈀摻雜團(tuán)簇的研究概況
        1.3.1 鈀團(tuán)簇的組成和理論研究
        1.3.2 鈀摻雜團(tuán)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(tuán)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(jì)算方法
    2.4 結(jié)果與討論
n（n=4-13）團(tuán)簇'>        2.4.1 Pd_n（n=4-13）團(tuán)簇
n-1Au（n=4-13）團(tuán)簇'>        2.4.2 Pd_n-1Au（n=4-13）團(tuán)簇
n-1Ag（n=4-13）團(tuán)簇'>        2.4.3 Pd_n-1Ag（n=4-13）團(tuán)簇
n-1Cu（n=4-13）團(tuán)簇'>        2.4.4 Pd_n-1Cu（n=4-13）團(tuán)簇
n-1Ni（n=4-13）團(tuán)簇'>        2.4.5 Pd_n-1Ni（n=4-13）團(tuán)簇
        2.4.6 摻雜不同原子的比較
    2.5 小結(jié)
3 團(tuán)簇吸附CO、NO的效果研究
    3.1 引言
    3.2 計(jì)算方法
    3.3 結(jié)果與討論
n（n=4-13）團(tuán)簇吸附CO'>        3.3.1 Pd_n（n=4-13）團(tuán)簇吸附CO
n團(tuán)簇?fù)诫sAu,Ag,Cu,Ni原子吸附CO'>        3.3.2 Pd_n團(tuán)簇?fù)诫sAu,Ag,Cu,Ni原子吸附CO
n（n=4-13）團(tuán)簇吸附NO'>        3.3.3 Pd_n（n=4-13）團(tuán)簇吸附NO
n團(tuán)簇?fù)诫sAu,Ag,Cu,Ni原子吸附NO'>        3.3.4 Pd_n團(tuán)簇?fù)诫sAu,Ag,Cu,Ni原子吸附NO
    3.4 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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1 王廣厚;;關(guān)于納米技術(shù)的思考:從原子團(tuán)簇基礎(chǔ)研究到納米技術(shù)應(yīng)用探索[J];科學(xué);2014年01期

本文編號(hào)：2889933