1 六盘水师范学院化学与材料工程学院,六盘水 553004
2 贵州省煤炭洁净利用重点实验室,六盘水 553004
3 贵州大学化学与化工学院,贵阳 550025
通过第一性原理计算,研究在CO或SO2存在下,廉价金属Fe掺杂六方氮化硼(Fe-BN)对N2O还原反应的催化性能。从吸附构型与电子性质分析,发现N2O在Fe-BN的表面自发解离,这是衬底和N2O之间大量电荷转移所致,对N2O的吸附能也远大于CO或SO2,将有利于反应的进行。计算CO、SO2和N2O与O*的反应能垒分别为0.52 eV、1.06 eV和2.61 eV,N2O的反应能垒最高,表明此反应不会发生。Fe-BN对反应产物CO2的吸附较弱,通过反应过程释放的能量便可完成解吸,而反应产物SO3则不能,可见CO作为还原剂更有利。由此得出,Fe-BN是还原N2O的高活性催化剂。本研究为低成本、高活性的基于廉价金属掺杂六方氮化硼催化剂的开发开辟了新的途径。
Fe掺杂 N2O还原 第一性原理计算 BN BN Fe-doped CO CO SO2 SO2 N2O reduction first-principle calculation
1 六盘水师范学院化学与材料工程学院,六盘水 553004
2 贵州大学化学与化工学院,贵阳 550025
基于密度泛函理论,采用了Dmol3模块对几种不同元素(Fe、Ni、Cu、Zn、Pd和Si)掺杂MoS2所形成的单原子催化剂的性能进行了第一性原理计算。首先分析了掺杂元素与载体之间的结合强度,发现Fe、Ni和Si与MoS2具有良好的结合稳定性。另外,分析了几种X-MoS2对CO催化氧化的性能,计算比较了对CO和O2的吸附能,遵循顺序如下:Pd<Cu<Ni<Fe<Si。其中,Si-MoS2表现出了优异的催化性质,对O2的吸附能最大且明显高于CO。通过E-R机理分析表明,这将有利于O2在催化活性位点被高效活化,保证下一步CO氧化反应的进行。通过局域态密度分析,与CO相比,在费米能级附近Si和O2产生的相互作用明显更强,其对O2的吸附作用也更强。Si掺杂MoS2具有成为CO氧化反应催化剂的潜力。
掺杂 催化 第一性原理计算 MoS2 MoS2 dope CO CO catalysis first-principle calculation