金屬氧化物(CeO-,2-、BaO)催化劑的第一性原理研究.pdf

1、三元催化劑(TWC)能夠同時有效地清除汽油車廢氣中的NOx、CO和CHx等有害氣體。CeO2具有很高的儲氧/釋氧能力和氧化-還原性能，這使得其成為三元催化劑中的重要添加劑。摻雜是改善金屬氧化物催化劑活性的重要手段，從原子、電子水平了解摻雜對CeO2氧空位形成的影響，有助于我們理性設(shè)計具有高儲氧/釋氧能力的CeO2基材料，進一步改善三元催化劑的性能。 本文用基于密度泛函理論的第一性原理方法和超晶胞模型，系統(tǒng)地研究了Ir摻雜對二氧化

2、鈰CeO2(111)表面氧化還原特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)盡管Ir摻雜像其它貴金屬(Pd、Pt、Rh)摻雜一樣在費米能級和Ce4f帶之間誘導(dǎo)新態(tài)的出現(xiàn)，但是這些新態(tài)并不能容納空位形成時釋放的電子。進一步對還原體系電子結(jié)構(gòu)和幾何結(jié)構(gòu)的分析表明，對Ir摻雜體系而言結(jié)構(gòu)馳豫是降低氧空位形成能的主要原因，即摻雜引起空位形成能降低的機制與其它貴金屬摻雜不同。 最近，人們對溫室效應(yīng)和能源危機極度關(guān)注。貧燃汽油機和柴油機的燃料燃燒效率高，排放的CO

3、2量少，因此逐漸受到人們的青睞。但是在凈氧化環(huán)境中三元催化劑不能有效地清除廢氣中的NOx。于是人們設(shè)計了幾種催化方法以清除這些氮氧化物。其中最有前途的是NOx儲存-還原(NSR)法。 了解NOx儲存一還原的機制是進一步優(yōu)化NSR催化劑的關(guān)鍵。Pt/BaO界面在NOx儲存-還原過程中起著重要的作用。我們應(yīng)用密度泛函理論方法詳細地研究了Pt6/BaO界面的性質(zhì)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過強的Pt-O鍵，Pt/BaO之間形成了很穩(wěn)定的界面，這與實