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(xiàn)代工業(yè)、交通運(yùn)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(zhì)對(duì)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(wú)色、無(wú)味、有毒的特性，對(duì)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(guò)催化氧化，因此尋找在低溫條件下廉價(jià)高效的催化劑是非常有價(jià)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(yīng)，主要研究工作及結(jié)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(zhì)。研究結(jié)果表明:Co的摻入可以改變BN的電子結(jié)構(gòu)，摻雜原子周圍電荷的重新分布導(dǎo)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(duì)上述幾種氣體分子表現(xiàn)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(guān)能源設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用提供了理論依據(jù)。
　　2.研究了CO在Co摻雜的h-BN的體系上的催化氧化。結(jié)果表明:對(duì)于LH機(jī)制，CO的催化氧化反應(yīng)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(shì)壘分解成CO2分子和O原子。最后第二個(gè)CO分子與剩余的O原子反應(yīng)生成CO2分子釋放出去，反應(yīng)勢(shì)壘為0.16 eV。對(duì)于ER反應(yīng)機(jī)制，整個(gè)反應(yīng)的限速步為0.89 eV，與之相對(duì)應(yīng)的反應(yīng)過(guò)程是CO+

4、O2→CO3。TER反應(yīng)機(jī)制O2是被吸附的兩個(gè)CO分子活化然后與之生成中間態(tài)OCO-Co-OCO，這個(gè)機(jī)制的反應(yīng)限速步是0.41 eV，對(duì)應(yīng)于2CO(ad)+O2→OCO-Co-OCO這一反應(yīng)過(guò)程。
　　3.研究了CO在Mn摻雜的h-BN體系上的催化氧化。結(jié)果表明:在ER機(jī)制下，該催化劑對(duì)CO的氧化反應(yīng)的效果非常好，CO+O2(ad)→CO3(ad)需要克服能量勢(shì)壘是0.16 eV，CO3(ad)→CO2(gas)+O(ad)所需