鈣鈦礦型LaCoO3晶體表面性質(zhì)及其NO氧化機理的DFT研究.pdf

1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文鈣鈦礦型鈣鈦礦型LaCoO3晶體表面性質(zhì)及其晶體表面性質(zhì)及其NO氧化機理的機理的DFT研究研究ADFTStudyofSurfacePropertiesReactionMechanismsofNOOxidationoverPerovskitetypeLaCoO3學(xué)科專業(yè)：工業(yè)催化研究生：陳功東指導(dǎo)教師：李新剛教授天津大學(xué)化工學(xué)院2015年5月摘要摘要氮氧化物作為主要的大氣污染物之一，對環(huán)境和人體均有嚴(yán)重危害，對氮氧化物

2、排放的控制和消除已經(jīng)成為人們關(guān)注和研究的熱點環(huán)境保護問題。鈣鈦礦型氧化物由于具有獨特的結(jié)構(gòu)特點和良好的電子性質(zhì)，被視為傳統(tǒng)的貴金屬氮氧化物消除催化劑的潛在替代品。隨著量子化學(xué)的發(fā)展，密度泛函理論（DFT）被廣泛應(yīng)用于對固體材料電子性質(zhì)的理論計算當(dāng)中。傳統(tǒng)的DFT方法對具有d電子的體系的計算存在比較明顯的誤差，多用DFTU的方法調(diào)節(jié)、校正理論計算與實驗值之間存在的差距。本文對鈣鈦礦型氧化物L(fēng)aCoO3進(jìn)行了DFT研究，對其體相和表面結(jié)構(gòu)進(jìn)

3、行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化和分析。對比了DFT與DFTU方法的計算結(jié)果，證實了后者在體相能帶帶隙和氧空位生成能等方面使得計算值更接近于實驗值，相比于前者，后者帶隙更寬、氧空位生成能更低。通過計算，發(fā)現(xiàn)其立方結(jié)構(gòu)的(001)CoO2截面具有良好的熱力學(xué)穩(wěn)定性和表面活性，容易生成表面氧空位這一表面反應(yīng)的活性中心。Co3離子在不同溫度下具有三種不同的自旋態(tài)，不同自旋態(tài)對應(yīng)的體系能量性質(zhì)也不一樣。本文考察了低、中、高三種自旋態(tài)下體相和表面的能量，發(fā)現(xiàn)在較高溫