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基于密度泛函理论的负载型氧化物催化剂CO氧化的研究

收稿日期：2022-12-03 修回日期：2023-01-06 接受日期：2023-05-31

DOI:10.20078/j.eep.20230121

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    摘要：CO作为常见的气态污染物之一,严重影响人类健康生活和经济绿色发展。大量研究表明,负载型金属氧化物催化剂可对CO进行高效催化氧化。但如何从众多氧化物中筛选获得高CO氧化性能的催化剂以及从微观层面揭示影响CO氧化活性的关键因素一直是研究人员关注... 展开+
    摘要：

    CO作为常见的气态污染物之一,严重影响人类健康生活和经济绿色发展。大量研究表明,负载型金属氧化物催化剂可对CO进行高效催化氧化。但如何从众多氧化物中筛选获得高CO氧化性能的催化剂以及从微观层面揭示影响CO氧化活性的关键因素一直是研究人员关注的热点。本文利用密度泛函理论(DFT)计算,研究了一系列负载型过渡金属氧化物M_xO_yH_z/TiO_2催化剂表面的CO氧化反应,分析得到影响催化剂表面进行CO氧化反应的关键因素,计算和预测了部分负载型氧化物的CO氧化活性。结果表明:CO分子在催化剂表面的吸附能(E_ads)和活性位点中氧的空位形成能(E_ov)大小共同决定了催化剂的CO氧化活性;CuO/TiO_2催化剂的CO催化氧化活性最高,VO_3H、CrOH_3、ZrO_2、WO_3/TiO_2的活性最低,其余催化剂的活性介于两者之间;活性测试的实验结果与DFT计算结果一致。

    收起-

    作者：

    • 陈坤露1,2
    • 杜学森1,2,*
    • 王星1,2
    • 刘洋谷1,2
    • 郑子文1,2
    • 陈艳容1,2

    作者简介

    作者简介：陈坤露(1997—),女,贵州黔南人,硕士,主要研究方向为CO催化氧化。E-mail:315889786@qq.com
    通讯作者：杜学森(1987—),男,浙江温州人,教授,主要研究方向为能源与环境催化、雾霾前驱体(NO、VOCs)的高效脱除和新型水煤气反应制氢及催化过程等。E-mail:xuesendu@cqu.edu.cn

    单位

    • 1. 重庆大学 能源与动力工程学院
    • 2. 重庆大学 低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室

    关键字

    • CO氧化
    • DFT计算
    • 吸附能
    • 氧空位形成能

    基金项目

    国家重点研发计划政府间国际科技创新合作专项目(2021YFE0110800)

    引用格式

    陈坤露, 杜学森, 王星, 等. 基于密度泛函理论的负载型氧化物催化剂CO氧化的研究[J]. 能源环境保护, 2023, 37(3): 155-162.

    CHEN Kunlu, DU Xuesen, WANG Xing, et al. Research of CO oxidation on supported oxide catalysts based on density functional theory[J]. Energy Environmental Protection, 2023, 37(3): 155-162.

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