NO是汽车尾气中主要的污染物之一，随着近年来汽车工业的发展和汽车保有量的连年递增，人类向大气中排放的NO气体也越来越多，对人类的生存和健康造成了巨大的危害，因此消除NO对缓解大气污染和解决环境危机都具有重大意义。贵金属在催化汽车尾气中的气体方面有着良好的催化活性，被广泛用于这类研究中，经研究发现Pd催化剂在催化过程中能够有效的保持晶粒的尺寸，而不至于在长期的反应中因烧结而失去活性，并且Pd的价格较Pt等金属更便宜，同时在耐高温上有着不俗的表现。本文对比研究了单个原子以及团簇Pd和Pt在载体BaCeO3的沉积特性和迁移特性。并选取正二十面体稳定结构的Pd13团簇作为研究对象，采用密度泛函理论（DFT）方法分别研究了中性Pd13团簇和带正电以及带负电的Pd13团簇对于 NO的吸附作用、电子结构的差异情况和催化分解NO的反应路径、反应能垒等性质，探究Pd的荷电状态对催化分解汽车尾气中的NO有何种影响。
本研究主要内容包括：⑴通过对Pd和Pt在BaCeO3表面上的吸附能对比发现，无论是Pd还是Pt，均在BaO端面上比在CeO2端面上的吸附更加强烈，并且在不同的吸附位置下，Pt在BaCeO3表面上表现出更强的吸附能力。当Pd和Pt原子在BaO端面和CeO2端面迁移时，cNEB计算结果表明Pt较Pd原子在BaCeO3表面上的迁移能垒较高，这就说明了Pt原子在其表面上较难迁移，从侧面也反映了Pt在BaCeO3表面上的分散度较高，而Pd原子的迁移能垒低，所以容易聚集为团簇。⑵贵金属的荷电状态对于吸附能有很大的影响。无论是在中性和带正电荷、带负电荷的Pd13团簇上，NO均选择吸附在Pd13团簇形成的三角形结构空位，并采用的是N端接触的吸附方式。NO在带负电的Pd13团簇上，吸附能的绝对值更大，与Pd13团簇的作用更强，并且随着得电荷数目的增大，其吸附能绝对值会相应的减小，所以在Pd-1团簇上的吸附能力更强。⑶经过对该吸附体系的电子结构做的定量和定性分析，发现带负电的Pd13团簇的d-band center更加接近费米面，这也从一定程度上反映了带负电荷的Pd13团簇比中性和带正电荷的Pd13团簇活性更优，这与我们的吸附能和键长分析也是相吻合的。根据差分电荷密度的研究结果可知该体系的电荷转移情况基本集中在N原子和与N原子成键的Pd原子之间。⑷通过对NO在Pd13团簇上分解路径的研究，我们发现：NO的分解方向比较倾向于在Pd13团簇的相邻对角的空位之间迁移，并且在N-O键断裂后，迁移的对象仅仅表现为O原子。NO的分解更容易发生在带负电的Pd13团簇上，这是由于在带负电的Pd13团簇上NO的分解能垒最低，所需要的外界能量最少。并且随着Pd13团簇得电子数目的增多，其分解能垒会越来越低，在Pd-1，Pd-2，Pd-3的情况下，其能垒分别为2.52eV、2.46eV、2.44eV。
- 作 者：
- 张秋杰
- 学科专业：
- 材料科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 电子科技大学
- 导师姓名：
- 李白海
- 学位年度：
- 2015
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
