单原子Cu催化剂还原燃煤烟气中NO的微观机理研究

单原子催化剂具有高原子利用率与高催化活性并已广泛应用于CO氧化、CO_(2)还原等领域,对单原子Cu催化剂在催化还原NO领域的微观机理研究有助于开发还原氮氧化物的新型单原子催化剂。阐述量子化学计算参数与模型构建,剖析基于Eley-Rideal(E-R)、Langmuir-Hinshelwood(L-H)吸附机理下的NO还原反应路径及N_(2)O还原反应路径,并对NO还原反应动力学进行分析,以密度泛函理论、经典过渡态理论为依据,探究石墨烯量子点担载单原子Cu催化剂(Cu/G)催化还原燃煤烟气中NO的微观反应机理。结果表明,Cu/G非均相还原NO包括N_(2)O的形成与N_(2)的形成2个阶段。由能垒角度分析,在E-R作用机制下,NO依次被还原生成N_(2)O和N_(2)的控速步骤能垒值为74.5 kJ/mol,小于L-H作用机制控诉步骤能垒值。由动力学角度分析,反应温度的升高提升了NO还原反应的速率。反应过程中活性氧的转移导致石墨烯量子点的消耗,随着活性氧转移速率的减弱,最终导致催化剂失活。单原子Cu催化剂催化还原NO的能垒值较金属Cu团簇能垒值有所降低,说明金属分散性对催化剂的活性产生直接影响,也证明单原子催化在还原NO领域具有潜在的前景。