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过渡金属替代的CeO2(111)表面上NO+CO反应机理的理论研究
  • ISSN号:0253-9837
  • 期刊名称:《催化学报》
  • 时间:0
  • 分类:O[理学]
  • 作者机构:[1]中国科学院大连化学物理研究所,辽宁大连116023
  • 相关基金:国家自然科学基金(21173210,21225315);国家重点基础研究发展计划(973计划,2013CB834603);中国科学院战略性先导科技专项(XDA09030000).
中文摘要:

采用DFT+U方法研究了过渡金属替代的CeO2(111)表面上的NO+CO反应机理,以探求不同过渡金属对N2选择性的影响。结果表明,在反应过程中,反应活性中心由过渡金属单原子与其最近邻的氧空位组成。 NO在过渡金属-氧空位上发生N–O断键,不同过渡金属上该还原步骤的难易程度不同。计算发现,右过渡金属Rh, Pd和Pt替代的CeO2(111)表面可以与吸附物之间形成较强的吸附作用,进而可以达到较高的N2选择性。其主要原因是右过渡金属具有较多的d电子,可以与吸附小分子之间形成有效的反馈键。而左过渡金属拥有较少的d电子,难以有效抓住吸附物,最终导致较低的N2选择性。

英文摘要:

We present here a density functional theory plus U study of NO reduction with CO, catalyzed by a single transition metal atom (TM1=Zr1, Tc1, Ru1, Rh1, Pd1, Pt1)‐doped CeO2(111). The catalytic cen‐ter was identified as the TM dopant in combination with lattice oxygen. The investigation into N2 selectivity focused on three key elementary steps: gaseous N2O formation, subsequent re‐adsorption, and N–O bond scission to produce N2. In these steps, Rh1, Pd1, and Pt1/CeO2(111) exhibit a higher selectivity, whereas the other systems (Zr1, Tc1, Ru1) TM1/CeO2 show a lower selec‐tivity. The higher selectivity displayed by Pt1, Pd1, and Rh1 dopants arises from the availability of valence d electrons, which permit the formation of strong chemical bonds with the reactants and intermediates. Calculated results agree well with experimental findings, and the insights gained can be used to guide the rational design of the doped oxides for catalysis.

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期刊信息
  • 《催化学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院大连化学物理研究所
  • 主编:李灿 张涛
  • 地址:大连市沙河口区中山路457号
  • 邮编:116023
  • 邮箱:chxb@dicp.ac.cn
  • 电话:0411-84379240
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-9837
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1195/O6
  • 邮发代号:8-93
  • 获奖情况:
  • 第三届国家期刊奖提名奖,中国科协精品科技期刊示范项目
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:19199