CeO2表面Au簇吸附的DFT研究(密度泛函理论).docVIP

CeO2表面Au簇吸附的DFT研究(密度泛函理论) 摘要：本文采用密度泛函理论方法系统地计算在O2分子吸附在CeO2(111)表面成为超氧和过氧物种的结构，然后研究这些活性氧物种对Aum簇模型中Au原子个数稳定性的影响，在获得好的Aum簇结构基础上继续对CO催化氧化的活性位以及反应机理进行研究。建立能够合理解释并预测CeO2载Au体系储放氧性能的理论模型，为研制高性能的稀土催化材料提供科学依据。 关键词：密度泛函理论；二氧化铈；金,3875 A Density Functional Study of Small Au Nanoparticles at CeO2 Surfaces Abstact:Calculated by density functional theory method systematically in O2 molecules adsorbed in CeO2 (111) surface become super oxygen and oxygen species structure, then studies the active oxygen species of Aum the effect on the stability of the model number of Au atoms in clusters, in obtaining good Aum based on cluster structure to continue the active sites and reaction mechanism of CO catalytic oxidation were studied. To establish reasonable explain and predict CeO2 load Au system theory model of oxygen storage performance, provided the scientific basis for designing high-performance rare earth catalytic materials. Keywords : DFT ; Gold ; CeO2; 目录 1 前言1 1.1 研究背景1 1.2 汽车尾气排放状况对环境污染的影响1 1.3 汽车尾气净化及稀土催化剂的使用2 1.3.1 稀土在催化剂中的作用3 1.4 贵金属催化剂6 1.4.1 金催化剂6 1.4.2 金催化剂的制备6 1.4.3 金催化剂活性机理的研究7 1.4.4 负载型Wacker催化剂催化CO氧化的反应机理9 1.5 研究内容和研究目的9 2 密度泛函理论计算方法简介10 1.2 汽车尾气排放状况对环境污染的影响 汽车的诞生和发展是现代文明和人类进步的重要标志,但是随着汽车数量不断增加,汽车尾气已经成为空气污染的主要来源之一,对人类的生存环境和身体健康造成了严重的威胁。汽车尾气主要是由一氧化碳(CO)、氮氧化合物NOx)和碳氢化合物(HC)构成,有些还有一定含量的硫、磷和铅等有毒有害的物质。CO与人体的血红蛋白的结合能是氧气的250倍左右,从而阻止血红蛋白向人体组织输送氧气,然后造成慢性中毒。烃类化合物在被吸入人体后会破坏掉人体的造血功能,引起贫血、神经衰弱等一系列症状。NOx会导致呼吸困难、哮喘和呼吸道感染等病症,而在太阳光的作用下,NO2会分解成O2和O继而生成臭氧(O3),并继续与烃类反应造成光化学的二次污染,会对人类的健康造成更加大的危害。同时NOx还是形成酸雨和引起其他气候问题的主要原因。因此,汽车(包括摩托车等的其他机动车)的尾气排放己经成为我国乃至全世界范围内城市经济发展的一个重要环境问题。 为了控制汽车尾气对大气污染的影响,世界各国都在不断制定越来越严格的尾气排放法律法规,美国加州大气资源局所提倡的开展低排放和零排放车辆计划;欧洲经济共同体(欧盟)从2000年1月开始执行欧111标准,2005年1月起执行欧IV标准，我国也早在1987年9月就颁布了ldquo;中华人民共和国大气污染防治法rdquo;,开始全面提高轻型汽车污染的排放标准。 1.3 汽车尾气净化及稀土催化剂的使用 尾气净化一般分成机内净化和机外净化两大类,机内净化是指通过对汽车的发动机、曲轴箱等进行改进和燃油精制等方法来有效降低有害气体的产生。想在这个方面有大的变革比较困难,而且机内净化只是在减少有害物质生成发生煞用,不能根本上来消除有害气体的排放。而机外净化是通过在尾气排放口安装催化净化装置,使有害物质转化为无害物质,从而达到低排放和零排放的目标。这是目前降低机动车尾气排放最有效的方法,也被世界发达国家所广泛采用。 1.3.1