第一性原理研究CO等氣體分子在金屬摻雜氮化硼上的吸附特性.pdf

1、隨著現代工業(yè)、交通運輸業(yè)的迅速發(fā)展，大量的有毒有害的氣體分子都被排入空氣中，這些有毒物質對人類賴以生存的環(huán)境造成了極大的危害。CO作為其中的主要污染物之一，具有無色、無味、有毒的特性，對環(huán)境危害很大，因此如何有效的消除CO是迫在眉睫的事。目前最有效的方法之一就是通過催化氧化，因此尋找在低溫條件下廉價高效的催化劑是非常有價值意義的。
　　本文采用基于密度泛函理論的第一性原理方法研究了CO等若干氣體小分子在金屬摻雜的h-BN上的吸附特

2、性，以及CO在金屬摻雜的h-BN體系上的催化氧化反應，主要研究工作及結果如下:
　　1.研究了小分子（CO，O2，NO，SO2，H2，H2S等）在Co摻雜的h-BN體系下的吸附性質。研究結果表明:Co的摻入可以改變BN的電子結構，摻雜原子周圍電荷的重新分布導致CO，NO，SO2，H2S等氣體分子主要吸附在Co及其近鄰六元環(huán)的頂位。Co-BN對上述幾種氣體分子表現出了較好的吸附和活化特性，為氣敏元器件和非貴金屬催化劑催化氧化CO等相

3、關能源設備的大規(guī)模應用提供了理論依據。
　　2.研究了CO在Co摻雜的h-BN的體系上的催化氧化。結果表明:對于LH機制，CO的催化氧化反應的第一步CO+O2→CO2+O，需要克服0.17eV形成中間態(tài)OCOO，然后再克服0.55 eV的勢壘分解成CO2分子和O原子。最后第二個CO分子與剩余的O原子反應生成CO2分子釋放出去，反應勢壘為0.16 eV。對于ER反應機制，整個反應的限速步為0.89 eV，與之相對應的反應過程是CO+

4、O2→CO3。TER反應機制O2是被吸附的兩個CO分子活化然后與之生成中間態(tài)OCO-Co-OCO，這個機制的反應限速步是0.41 eV，對應于2CO(ad)+O2→OCO-Co-OCO這一反應過程。
　　3.研究了CO在Mn摻雜的h-BN體系上的催化氧化。結果表明:在ER機制下，該催化劑對CO的氧化反應的效果非常好，CO+O2(ad)→CO3(ad)需要克服能量勢壘是0.16 eV，CO3(ad)→CO2(gas)+O(ad)所需