汽車(chē)尾氣在Pd、Pt、Rh及其合金表面部分催化凈化過(guò)程的DFT研究.pdf

1、當(dāng)前，治理汽車(chē)尾氣污染已成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注的話(huà)題，Pd/Pt/Rh及載體組成的三效催化劑以其較好的催化性能和抗中毒性而成為汽車(chē)尾氣凈化催化劑的首選。由于Rh特別昂貴，研究Rh在Pd-Pt-Rh催化劑中的作用，對(duì)降低Rh的含量或者尋找Rh的代用物具有重要的指導(dǎo)意義。
　　 本文運(yùn)用廣義梯度密度泛函理論(GGA)的PBE方法結(jié)合周期平板(slab)模型，研究了汽車(chē)尾氣凈化催化過(guò)程中的反應(yīng)氣體H2，NO，CO和凈化后的生成氣體H2O，CO

2、2，N2在純金屬襯底Pd(111)、Pt(111)和Rh(111)面及相同比例的合金PdRh(111)，PtRh(111)面的吸附結(jié)果，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 首先計(jì)算了合金PdRh(111)，PtRh(111)面的態(tài)密度(DOS)，并與摻雜Rh原子前的純金屬表面進(jìn)行對(duì)比，研究表明Rh原子的加入使合金表面在費(fèi)米能級(jí)處的態(tài)密度值增大，表面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性減弱，有利于催化反應(yīng)的發(fā)生。
　　 其次計(jì)算了各種氣體在不同金屬襯底的頂位

3、(top)、橋位(bridge)、fcc空穴位、hcp空穴位的吸附能，給出各吸附襯底的最穩(wěn)定吸附位。通過(guò)對(duì)不同吸附位置的吸附能和幾何構(gòu)型參數(shù)的計(jì)算和比較發(fā)現(xiàn)Rh原子的加入不利于H2O和N2的脫附，但能促進(jìn)CO2氣體的脫附。研究了H2和NO分別以線(xiàn)式和側(cè)位兩種不同吸附方式在金屬襯底上的吸附，發(fā)現(xiàn)線(xiàn)式吸附不能很好的活化H2和NO，H2的側(cè)位吸附為解離吸附，而NO的側(cè)位吸附結(jié)果則產(chǎn)生傾斜吸附態(tài)；Rh的加入加強(qiáng)了金屬襯底催化H2和NO分子的能力

4、。
　　 最后利用LST/QST方法找到了不同金屬襯底上NO的解離和CO2、N2生成過(guò)程的過(guò)渡態(tài)，計(jì)算出各步驟的活化能，結(jié)果顯示Rh的加入有助于降低NO在金屬襯底解離的活化能，增加了CO2和N2生成的活化能。
　　 本論文對(duì)汽車(chē)尾氣在三效催化劑的主要組份Pd、Pt、Rh的(111)面及其合金PdRh、PtRh的(111)面的吸附和部分反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，通過(guò)對(duì)比分析了Rh原子的摻雜對(duì)氣體吸附催化以及部分反應(yīng)過(guò)程的影