基于no,x催化分解反应机理的量化研究

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1、东南大学硕士学位论文NO<,x>催化分解反应机理的量化研究姓名：丁波申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：孙岳明;李新松20030601摘要N0。催化分解反应机理的量化研究摘要：随着世界并国工业化进程的快速发展，人类活动向大气中排放的氨氧化物NOx越来越多。NOx(NO+NO：)是夫气的主要污染物之一，不仅严重危害人体的健康，同时也是酸雨、光化学烟雾形成的主要物种或引发物，对整个生态环境造成严重破坏。所以，NO,污染物生成和防治是当今催化研究中的活跃课题。进一步探索该类反应的真实机理，将为寻找合适的有应用价值的高教催化剂及最佳的去除

2、条件提供理论依据。本文运用密度泛函理论，在B3LYP／LanL2Dz水平下，系统研究了Nox在铜离子交换型沸石分子筛催化剂(Cu—ZSM一5)上的吸附和分解过程。首先优化了分子筛结构单元的构型参数，并研究了分子筛中金属离子的交换情况。然厉通过分析电荷布局和电子转移，研究了NO在Cu-ZS～l一5上的吸附情况。在此基础上，通过对势能面进行分析，进一步探讨NO在Cu—ZSM-5上催化分解的微观反应机理。并且与气相反应进行比较，证实催化荆的存在对N0x分解反应县有促进作f；

3、j。研究表明：(1)对于不同的活性位。A卜0位(中心位为A1，氧配位

4、数为2)对各交换物种具有最强的配位作用，结合能最大，说明Al一0位将成为NO催化分解的活性位。(2)对于不同的交换物种。交换结合能顺序为：Cu”>Cu+>>Cuo(Cuo的交换结构很不稳定)，N-O键活化作用顺序为：cu”>Cu+(Co“无活化作用)。可见，Cu+均有较好的表现。cu+在C位的结合能为741．18kJ·mol～，明显高于A位和B位的结合能，且NO吸附丁含cu+的活性位时，N-O键被有效地活化，』讯tF0．015。(3)对于不同的吸附形态。NO以0端吸附时，H-o键被更有效活化，且直线型和弯晾型吸附形态没有明显差别；而No

5、以N端弯曲型吸附时，结合能更大，吸附结构更稳定。．(4)与气相中NOx的分解反应相比，催化剂的存在，使反应势垒有大幅度地下降，这充分说明了催化剂的存在，从反应动力学上明显加速了反应的速度。(5)NO在Cu—ZSkt-5上催化反应具有双活性中心ZOo和ZCu—O。其中，ZCu是No在Cu—ZSM一5上吸附和活化分解的活性中心；而ZCu一0不仅为中间产物N20的分解提供了活性中心，同时可以将NO氧化成NO：，而N0：由于具备较高的活性，很容易被氨以及烃类等还原剂还原去除。所以，ZCu营ZCu一0的氧化还原循环过程是催化剂保持稳定高活性的关键

6、原冈。关键词：氮氧化物，铜离子交换型分子筛，密度泛函理论，吸附，催化分解，反应机理东南人学预十学位论文AQuantumChemicalStudyonMechanismofNOxCatalyticDecompositionAbstraet：Withthedevelopmentofindnstrializationinmanycountry,alargequantitvofN0×fromautomobileandcoal’SburningWaSreleaSedintotheatmosphere．Nitrogenoxide(NOx)isone

7、oftheharmfulcompositionstoair,itnotonlydoharmtopeople’Shealth，butalsohaSresultedinseriousenvironmentalpollution．So，StudiesonchemicalprinciplesofNOxformationandprotectionwereanlongthemostactiveresearchareasincatalysisscience．Tofurtherexploretruereactionmechanismandestabli

8、shreactionkineticsmodelbaSedonstaffsticalthermodynamicsWOuldprovidetheoreticalbasisfortheguidanceofseekingparticularlyvaluablecatalystandoptimalcatalysisconditions．Inthispaper,asystematicallytheoreticalresearchofNOxadsorptionanddecompositionODCu-exchangedzeolitecatalyst(

9、Cu-ZSM一5)wasperformed，usingDensityFunctionalTheory(DFTlatB3IjyP，I．anL2DZlevel．Firstly,theequilibriumgeo