基于密度泛函理论的CO2氧化含氮焦炭的机理研究

• 作者: 周赛 刘虎 于鹏飞 袁茂博 薛景文 车得福
• 来源期刊: 燃料化学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 二氧化碳 含氮焦炭 异相氧化 一氧化碳 一氧化氮 密度泛函理论
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 论文|Articles
• 页码范围: 19-27
• 页数: 9页
• 分类号: TQ534.9
• 语种: 中文
• DOI: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021061

摘要

本研究基于密度泛函理论,选取简化的含吡咯氮(N-5)或吡啶氮(N-6)焦炭模型,在分子水平上对CO2氧化含氮焦炭的异相反应机理进行研究.结构优化采用B3LYP-D3/6-31G(d)方法,单点能计算采用B3LYP-D3/def2-TZVP方法.计算结果表明,CO2氧化含氮焦炭过程分为CO2吸附、CO脱附和NO脱附三个阶段.CO2异相氧化含吡咯氮焦炭的反应中,CO2分子倾向于以C?O?down模式(N?O结合、C?C结合)吸附形成含氮和氧的五元杂环结构.然后五元环中原CO2分子的C?O键断裂形成表面羰基和表面氮氧结构,分别解吸附出CO和NO.该反应吸热401.2 kJ/mol,决速步能垒为197.6 kJ/mol.CO2异相氧化含吡啶氮焦炭的反应中,CO2分子以C?O?down和C?C结合、C?O结合模式吸附后倾向于先形成含氮和氧的六元杂环,再发生CO和NO分子的脱附.该反应吸收598.6 kJ/mol的热量,决速步能垒为292.0 kJ/mol.