用UHV-FTIRS研究單晶金紅石相TiO2(110)表面NO的吸附和反應.pdf

1、近年來，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，大氣污染問題愈發(fā)嚴重，大氣污染治理逐漸受到各國政府的關注。如何高效的分解大氣中的各種有害氣體成為大氣污染治理的首要問題。在大氣污染物中，一氧化氮(NO)及相關伴生氣體作為污染氣體中重要的組成部分，主要來自于石油產品生產過程及內燃機燃燒過程。一氧化氮在大氣中會迅速與氧氣和水蒸氣反應生成二氧化氮(NO2)、硝酸(HNO3)等強腐蝕性物質，對城市建筑的框架結構和金屬設備以及自然中的森林植被造成巨大破壞。在各國政府的

2、大力推動下，近十年中出現(xiàn)了多種高效的氮氧化合物選擇性還原催化劑，各式基于催化劑的污染治理方案被相繼開發(fā)并付諸實踐。其中，二氧化鈦(TiO2)作為一種金屬氧化物，憑借其高介電常數(shù)、高效無毒、廉價的自身優(yōu)勢和良好的催化及光催化性質，被廣泛的運用到相關實驗研究中，并在多種含TiO2的復合或負載催化劑中表現(xiàn)出優(yōu)異的NO催化分解特性，然而其中的反應機理尚不清楚。以表面科學技術為基礎的模型催化方法是研究TiO2表面NO吸附及催化反應機理的最有效手段

3、。而紅外光譜技術是鑒定反應前后反應物和生成物的最有效方法。
　　在本文中，利用最新型的超高真空-紅外譜聯(lián)合系統(tǒng)(UHV-FTIRS)，研究超高真空環(huán)境(＜1×10-9mbar)下，一氧化氮(NO)在單晶TiO2(110)表面的吸附和反應，極其隨NO注入量、襯底溫度和光照條件等因素的變化。①論證了NO在單晶金紅石相TiO2(110)表面多種中間產物的結構形態(tài)，確認了(NO)2二聚體在TiO2(110)表面的cis-(ONNO)沿[0

4、01]晶向雙配位基對稱結構;②證明了適量提高襯底溫度、NO注入量對NO→N2O過程的促進作用;③驗證了金紅石相TiO2在對NO催化降解過程中存在紫外光光催化效應。
　　此外，通過在單晶TiO2(110)表面的CO與NO的共吸附，觀測到一氧化碳與一氧化氮在紫外光照下共吸附反應CO+NO→CO2+N2O的跡象。通過改變氣體注入順序證明了CO、cis-(ONNO)與N2O的競爭吸附現(xiàn)象，吸附強度順序為cis-(ONNO)＜CO＜N2O。