二氧化硫(SO₂)作為工業(yè)廢氣中的主要污染成分之一，是造成酸雨、土壤中營養(yǎng)成分流失和其他大氣污染問題的主要元兇。通過目前工業(yè)上使用的石膏涂刷法除去廢氣中的SO₂，不但不經(jīng)濟，而且存在產(chǎn)物CaSO4的處理問題。最近，在實驗上，用還原性氣體(如CO)直接將SO₂還原成硫單質或者羰基硫(COS)引起了人們極大的興趣。 我們知道，在納米尺度下，貴金屬鉑基催化材料在很多重要的反應中都表現(xiàn)出無與倫比的催化性能。但是很少有人用這些貴金屬催化劑來處理SO₂。面臨主要的挑戰(zhàn)是鉑基催化劑特別容易導致催化劑中毒。 在本論文中，我們運用第一性原理計算試圖尋找這些問題的答案。通過合金化和預吸附CO這兩種方法調節(jié)貴金屬催化劑的性能，我們發(fā)現(xiàn)PtAu(CO)n(n=1³)團簇表現(xiàn)出母體催化劑不具有的優(yōu)異性能。預吸附CO不僅可以有效地避免鉑基催化劑硫中毒問題，而且可以降低反應的活化勢壘。接著我們通過PDOS分析，和電荷密度差分的方法，研究了這些體系的電子結構。在預吸附CO的條件下，C-2p和M-5d軌道的耦合...

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 第一性原理概況
    1.1 量子力學基礎
    1.2 多體問題
        1.2.1 Hohenberg-Kohn 定理
        1.2.2 實際中的 DFT
        1.2.3 Kohn-Sham 方程
        1.2.4 常見的交換關聯(lián)函數(shù)
2 PtlAum(CO)_n催化CO 還原 SO₂反應
    2.1 引言
    2.2 計算方法
    2.3 結果與討論
        2.3.1 催化劑的構建與優(yōu)化
        2.3.2 SO₂吸附在催化劑上
        2.3.3 PtlAum(CO)_n催化CO 還原SO₂反應
        2.3.4 理想催化劑 PtAu(CO)3
    2.4 產(chǎn)物 COS 和 S₂中毒性的比較
    2.5 本章小結
3 預吸附 CO 對鉑基催化劑催化性能的調控
    3.1 引言
    3.2 研究方法
    3.3 分析與討論
        3.3.1 CO 的結合能與 SO₂的吸附能的比較
        3.3.2 晶體場穩(wěn)定化能
        3.3.3 PDOS 分析
        3.3.4 分子軌道能級分析
        3.3.5 電荷密度差分分析
    3.4 本章小結
4 帶電 PtAu(CO)_n催化CO 還原SO₂反應
    4.1 引言
    4.2 PtAu(CO)_n與[PtAu(CO)_n]^－的結構和HOMO-LUMO 軌道的比較
    4.3 PtAu(CO)_n和 PtAu(CO)_nSO₂的和電子親和能
    4.4 反應勢能面
    4.5 PDOS 分析
    4.6 本章小結
5 展望與結論
    5.1 展望
        5.1.1 PtlAum(CO)_n(l+m=3)催化劑
        5.1.2 TiO₂(001)表面上的 PtAu(CO)催化劑
    5.2 結論
參考文獻
附錄A 配位場穩(wěn)定化能公式的推導
在學研究成果
致謝



本文編號：3870403