v-zsm-5催化分解氮氧化物反应机理的密度泛函理论研究

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1、声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。，论文作者签名：日期：埤￡二生!』关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术

2、交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：B鼹；蛔i一6一lI导师签名：龇日期：．一22二[二一墨二丛万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文V-ZSM．5催化分解氮氧化物反应机理的密度泛函理论研究摘要随着全球工业化的飞速发展，大气污染日益严重，氮氧化物作为主要的大气污染物之一，如何有效降解氮氧化物受到人们的广泛关注。本文在总结前人实验和理论研究经验的基础上利用泛函密度理论(DFT)方法研究了NO在钒改性ZSM-5分子筛上直接催化分解和氨选择性催化还原降解的两种催化处理

3、方法。首先，本文着重研究了NO分子在【vO】活性位点上的吸附行为，包括NO的N端吸附(丐1-No)，O端吸附(妒．0N)和平行吸附模式(C-NO)，计算结果表明NO在[vO]上的吸附主要以N端为主。接着本文分别考察了NO在Ⅳo】活性位点上的直接催化分解反应机理，得出了最佳分解路径。结果表明，NO直接分解过程中经过产生中间体N20的过程，而且生成N20过程活化能(0．51ev)较低，说明N20的生成相对容易。随着N20的分解，NO被分解成N2和02。这个过程控速步为02的脱附过程，脱附能为2．65eV。为考察不同的活性位点在NO直接催化分解中

4、的作用，本文进一步考察了NO在M活性位点上的直接催化分解反应机理，得出了最佳分解路径。结果表明，N20在[v】活性位点上形成过程活化能(2．06eV)较在Ⅳo】活性位点上形成过程活化能大，吸附态02在V上形成过程活化能(4．57eV)较Ⅳ0】活性位点上02的脱附能(2．65eV)大。随后，本文系统地考察了V-ZSM-5分子筛催化剂的氨选择性催化还原(NH3．SCR)催化性能。NH3分子与吸附态的NO反应后生成不稳定的中万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文间产物NH2NO和新的吸附态OH。随后N02吸附于V上游离的NH3与之反应生成NH烈O

5、和H20。不稳定的中间产物NHENO易于在ZSM．5分子筛B酸上分解成N2和H20，本文同样考察了NH2NO在V上的分解过程，结果显示NH2N0在V上的分解具有不太高的活化能(1．75eV和1．63eV)。关键词：Cu-ZSM．5，氮氧化物，吸附，直接催化分解，氨选择性催化还原，反应机理，密度泛函理论Ⅱ万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文DFTSTUDYONCATAIⅣTICDECoMPoSITIoNM哐CHENISMoFNOIoVERVl-ZSM．5ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofglobalindus

6、trialization，theairpollutionisincreasinglyserious．Nitrogenoxidesasoneofthemainatmosphericpollutants，howeffectivelyclearupnitrogenoxidesattractingwidespreadinterest．Inthiswork,onthebasisoftheexperimentalandtheoreticalstudyexperience，theNOdirectcatalyticdecompositionandselec

7、tivecatalyticreductionmethodsovervanadiummodifiedZSM-5zeolitewerestudiedusingdensityfunctionaltheory(DFT)method．First'weemphaticallystudiedtheNOadsorptionbehaviorsontheWO】activesite，whichincludingadsorptionofNObyN-end，O-endandparalleladsorptionmode．Thecalculationdatasshowt

8、hattheNOadsorptiononVismainlybyN-endmode．ThenweinvestigatedintheNOdirectcatalyticdecompos