热态C_(5)F_(10)O/CO_(2)混合气体电击穿特性研究

热态气体的临界击穿场强是评估高压断路器弧后电击穿特性的基础数据,文中研究了C_(5)F_(10)O/CO_(2)混合气体在C_(5)F_(10)O混合比例k=0~10%、压强0.1~2.0 MPa、温度300~4 000 K范围内的临界击穿场强。基于质量作用定律数学模型,得到不同温度下混合气体的平衡组分,采用两项近似方法求解玻尔兹曼方程,分析混合气体的电子能量分布函数、折合电离和吸附系数,获得混合气体的临界折合击穿场强和临界击穿场强。结果表明:0.6 MPa下,温度低于3 000 K时,随着温度降低,k=0~10%混合气体的临界击穿场逐渐低于SF_(6);在温度高于3 000 K时,混合气体的临界击穿场强为SF_(6)的1.2倍以上,具有较强的绝缘能力。研究结果可为C_(5)F_(10)O/CO_(2)混合气体高压断路器弧后电击穿特性研究提供参考。

内建电场与偶极场协同增强SnNb_(2)O_(6)/富氮C_(3)N_(5)S型异质结光催化性能

定向电荷转移是调控光生载流子分离动力学的一种极具吸引力的策略。本文通过在SnNb_(2)O_(6)纳米片上原位生长C_(3)N_(5)纳米棒,设计一种具有强内建电场(IEF)和偶极场(DF)的新型2D/1D SnNb_(2)O_(6)/富氮C_(3)N_(5)S型异质结。通过构筑S型异质结,在界面处产生IEF,促进电荷从SnNb_(2)O_(6)向C_(3)N_(5)的定向迁移。与此同时,C_(3)N_(5)中的DF提供一种驱动力,将光生电子定向转移至活性位点。通过IEF和DF的协同效应,SnNb_(2)O_(6)/C_(3)N_(5)异质结实现了快速的定向电子转移,从而显著提高了电荷分离效率。研究结果表明,SnNb_(2)O_(6)/C_(3)N_(5)异质结的最佳产氢速率高达1090.0μmol·g^(-1)·h^(-1)(反应过程中持续释放H2气泡),分别是SnNb_(2)O_(6)和C_(3)N_(5)的38.8和10.7倍。此外,SnNb_(2)O_(6)/C_(3)N_(5)异质结在去除罗丹明B、四环素和Cr(Ⅵ)方面也表现出优异的光催化性能。通过电子顺磁共振(EPR)、时间分辨光致发光光谱(TPRL)和密度泛函理论(DFT)计算,本文系统探讨了SnNb_(2)O_(6)/C_(3)N_(5)异质结的定向电荷转移机制。这项研究为开发高效异质结光催化剂提供了一种可行的方法。

一种新型等离子体共振效应调控的Ag/Ag_(3)PO_(4)/C_(3)N_(5)S型异质结光催化材料高效降解左氧氟沙星抗生素

抗生素在自然水体中的含量不断升高,引发的水体污染对社会的可持续发展构成了巨大威胁。光催化技术是一种高效且环保的环境净化技术,在解决环境污染方面具有巨大的应用前景。C_(3)N_(5)是一种性能优越的非贵金属光催化剂。然而,该催化剂的应用面临着一些挑战,比如光反应动力学较慢和光生载流子快速复合的问题。近期的研究表明,构筑独特的S型异质结是获得优良光催化剂的一种有效策略。因此,通过一种简易的制备方法成功构筑了一种等离子体效应协同的Ag/Ag_(3)PO_(4)/C_(3)N_(5)S型异质结光催化材料。由于等离子体效应和S型异质结的协同作用,Ag/Ag_(3)PO_(4)/C_(3)N_(5)异质结展现出优异的吸收太阳光的能力、高效分离光生载流子的能力以及强大的光氧化还原能力,能够在太阳光的激发下有效产生大量的·OH和·O_(2)^(-)自由基。因此,Ag/Ag_(3)PO_(4)/C_(3)N_(5)表现出卓越的光催化性能,对左氧氟沙星(LEV)的降解速率常数高达0.0362min^(-1),比C_(3)N_(5)、Ag_(3)PO_(4)和Ag_(3)PO_(4)/C_(3)N_(5)分别提高了24.8、1.1和0.7倍。此外,Ag/Ag_(3)PO_(4)/C_(3)N_(5)异质结具有出色的抗外界环境干扰性和可重复使用性。该研究为C_(3)N_(5)基光催化剂材料在环境净化方面迈出了坚实的一步。

化学混凝-TiO_(2)/g-C_(3)N_(5)光催化降解处理印刷废水

为了实现对高色度和高化学需氧量实际印刷废水的高效降解,采用混合法制备了TiO_(2)/g-C_(3)N_(5)复合光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、N_(2)吸附-脱附、紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、稳态荧光光谱(PL)、瞬态光电流(TPC)和电化学交流阻抗(EIS)等表征技术对复合光催化剂的物相晶型、比表面积、光化学和电化学性能进行了全面的表征。TiO_(2)与g-C_(3)N_(5)复合后形成异质结,提高了对可见光的吸收和转化能力,拓宽了光谱响应范围,有效抑制了光电子-空穴的复合,TiO_(2)/g-C_(3)N_(5)比表面积达到了76.77 m^(2)/g。以FeCl_(3)和聚丙烯酰胺(PAM)为混凝剂和助凝剂对实际印刷废水进行预处理,实现了对印刷废水中悬浮物的去除。在Ti O_(2)/g-C_(3)N_(5)复合光催化剂投加量为0.8 g/L、光照时间为60 min、印刷废水p H为5的条件下光催化处理实际印刷废水,实际印刷废水的COD去除率和色度去除率分别为94.36%和96.82%。循环使用10次后TiO_(2)/g-C_(3)N_(5)复合光催化剂对实际印刷废水的COD去除率和色度去除率分别为89.76%和90.34%,仍具有良好的处理效果。

g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)/RGO三元复合材料的制备及催化果糖脱水制5-羟甲基糠醛的研究

采用水热法制备g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)/RGO三元复合材料,并将其应用于果糖脱水制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)。利用SEM、TEM、XRD、FTIR、BET等检测手段对g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)/RGO三元复合材料的形貌、晶型、基团和比表面积进行了表征,同时研究了反应温度、反应时间、催化剂用量及溶剂种类对果糖转化率、5-HMF的收率和选择性的影响,此外,还考察了催化剂的稳定性。结果表明,g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)/RGO三元复合材料具有三维立体网状结构,比表面积达到了31.4782 m^(2)/g,对果糖脱水反应具有良好的催化活性;在果糖质量为5.0 g、二甲基亚砜用量15 mL、g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)/RGO用量1.0 g、反应时间3 h、反应温度150℃的条件下,果糖的转化率为98.5%,5-HMF的收率为69.7%,选择性为70.8%;5次循环使用后,5-HMF的收率仍能达到58.8%,表明g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)/RGO三元复合材料的催化稳定性良好。

CdS/Nb_(2)O_(5)异质结材料的制备、表征及光催化降解环丙沙星研究

采用水热法制备了CdS/Nb_(2)O_(5)纳米复合材料,利用X-射线衍射光谱(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)对制备的材料进行表征。通过可见光下降解环丙沙星评价材料的光催化活性。结果表明,制备的CdS/Nb_(2)O_(5)纳米复合材料由CdS纳米颗粒分散于Nb_(2)O_(5)纳米笼表面,二者形成紧密的Ⅱ型异质结;CdS的引入增强了Nb_(2)O_(5)的可见光吸收性能,同时提高了光生载流子的分离效率;当CdS的含量为15%时,CdS/Nb_(2)O_(5)可在60 min实现环丙沙星的高效降解,其反应速率常数是CdS的7.5倍,Nb_(2)O_(5)的20倍,空穴是该降解反应的主要活性物种,研究结果为抗生素废水的高效治理提供了一条新思路。

C_(2)HF_(5)/伊利石抑制甲烷爆炸的实验研究

为研发新型环保高效的甲烷爆炸抑制剂,基于自主研发的透明亚克力管道爆炸实验平台,测试五氟乙烷(C_(2)HF_(5))气体、伊利石粉体单相抑爆剂及C_(2)HF_(5)/伊利石粉体两相抑爆剂对甲烷-空气预混气体的抑爆效果和爆炸特性参数的影响,并通过电镜扫描、粒径分析对伊利石粉体进行了表征分析。结果表明:五氟乙烷及伊利石粉体单独作用时均对甲烷-空气预混气体有抑爆作用,C_(2)HF_(5)的抑爆效果随其体积分数的增大而增大,当体积分数大于6%时完全抑爆,伊利石粉体存在最佳抑爆质量浓度,为0.16 g/L;C_(2)HF_(5)/伊利石粉体两相抑爆剂共同作用下的抑爆效果更佳,具有气体和粉体的双重抑爆性,且C_(2)HF_(5)存在临界体积分数,当高于临界体积分数时,添加较低质量浓度的伊利石粉体即可完全抑爆,该临界体积分数为3%~4%。最后,结合气体、粉体抑爆剂的热解特性及伊利石粉体的结构表征和元素组成分析了C_(2)HF_(5)/伊利石抑制甲烷-空气混合气体爆炸的机理,可为瓦斯爆炸灾害新型抑爆剂的开发利用提供参考。

介孔SBA-16负载Nb_(2)O_(5)光催化脱硫催化剂

采用浸渍法制备了Nb_(2)O_(5)/SBA-16催化剂,利用XRD、FTIR、N_(2)吸附-脱附、UV-Vis、SEM、TEM、XRF等方法分析了催化剂结构和性质。以含二苯并噻吩的十二烷溶液为模拟油,分别以30%(w)H_(2)O_(2)和甲醇为氧化剂和萃取剂,考察了催化剂的光催化氧化脱硫性能,优化了工艺条件并提出了催化机理。实验结果表明,Nb_(2)O_(5)/SBA-16催化剂保持了高度有序的介孔结构,且比表面积高、活性组分分散均匀;反应符合一级动力学;选择20%(w)Nb_(2)O_(5)/SBA-16催化剂,当催化剂用量1%(w)、O/S摩尔比10∶1、萃取剂与模拟油体积比1∶1时,脱硫效果最佳,脱硫率达98.06%,循环6次后仍有较高脱硫率;反应的主要活性中间物种为超氧自由基和空穴。

退火温度对Ta_(2)O_(5)薄膜光学和表面特性的影响

针对退火温度影响Ta_(2)O_(5)薄膜的光学和表面特性的问题,采用电子束蒸发技术在石英基底上制备了该薄膜,并将薄膜样品分别在200℃、400℃和600℃下进行退火。利用光谱仪测试了薄膜的透射率并反演计算得到薄膜的折射率和消光系数的变化规律,采用X射线衍射仪和原子力显微镜表征了薄膜的表面性能。研究表明,薄膜透射率曲线的峰值随退火温度升高而显著提升。随着退火温度升高,薄膜的折射率和消光系数均逐渐变大,表面粗糙度呈现下降的趋势,表面变得致密。退火前后薄膜均为非晶态。该研究为进一步提高Ta_(2)O_(5)薄膜的性能提供了试验数据。

Nb_(2)O_(5)对3Y-TZP陶瓷性能影响的研究

研究了Nb_(2)O_(5)的加入对3Y-TZP陶瓷性能的影响,主要包括对硬度、韧性、冲击性的影响,并且结合显微形貌以及XRD物相图谱分析出的晶轴比进行分析。结果表明,随着Nb_(2)O_(5)添加量的增加,陶瓷的韧性呈现提升趋势,硬度呈现降低趋势,强度呈现先上升后下降趋势。这一现象的产生,一方面归因于Nb_(2)O_(5)的加入让陶瓷生成异相小晶粒,进而提供异相颗粒增韧阻碍裂纹扩展;另一方面,由于Nb^(5+)的引入提高了晶轴比,从而让相变更容易发生。综上所述,Nb_(2)O_(5)的最佳添加质量分数为0.5%。

CuO掺杂C_(3)N对C_(5)F_(10)O分解组分吸附性能的第一性原理研究

全氟五碳酮(C_(5)F_(10)O)作为可替代SF_(6)的新型环保绝缘气体已被投入到实际应用中.当绝缘设备内部发生局部放电等故障时,C_(5)F_(10)O会分解产生弱绝缘性的CF_(4)、C_(2)F_(6)以及剧毒的CF_(2)O、HF等有害组分,为保证绝缘设备的安全运行,需有选择地通过吸附去除这些分解组分.新型类石墨烯C_(3)N材料在气体吸附领域具有良好的应用前景,文中基于第一性原理计算了CuO分子掺杂C_(3)N对主要分解组分CF_(4)、C_(2)F_(6)及剧毒产物CF_(2)O、HF的吸附过程,计算并分析了各分解组分吸附时的吸附能、态密度、电荷转移量、差分电荷密度以及不同环境温度下的恢复时间.结果表明,CuO-C_(3)N对HF表现出良好的吸附性,CF_(2)O次之,但其无法吸附CF_(4)与C_(2)F_(6),因此CuO-C_(3)N可以作为一种高性能的气体吸附剂对C_(5)F_(10)O绝缘设备内的剧毒分解组分HF进行吸附去除.

大气等离子喷涂Y_(3)Al_(5)O_(12)/Al_(2)O_(3)陶瓷涂层的CMAS腐蚀抗力

探索能够有效抵抗1300℃及以上温度钙镁铝硅酸盐(Calcium-Magnesium-Aluminum-Silicate,CMAS)腐蚀的新材料是近年来先进航空发动机用环境障涂层研究的重点任务。本工作围绕具有超强CMAS腐蚀抗力的YAG(Y_(3)Al_(5)O_(12))/Al_(2)O_(3)体系,采用大气等离子喷涂(Atmospheric Plasma Spraying,APS)技术制备了具有共晶成分的YAG/Al_(2)O_(3)涂层。通过在1100、1300和1500℃对制备态涂层进行热处理,获得了具有不同微观结构的YAG/Al_(2)O_(3)涂层。利用不同表征手段研究了YAG/Al_(2)O_(3)涂层抵抗1300℃CMAS腐蚀的性能及微观结构对涂层腐蚀抗性的影响。研究结果发现,经不同温度热处理的YAG/Al_(2)O_(3)涂层与CMAS的反应产物均为石榴石结构固溶体、CaAl_(2)Si_(2)O_(8)和Ca_(2)MgSi_(2)O_(7)。腐蚀机制研究发现,1100℃热处理YAG/Al_(2)O_(3)涂层与CMAS反应界面的近连续分布石榴石固溶体层可有效阻隔CMAS腐蚀元素的扩散;1500℃热处理YAG/Al_(2)O_(3)涂层晶粒尺寸的增加及晶界数量的减少可降低涂层材料在CMAS中的溶解速率,二者均可通过影响腐蚀过程中的离子传输速率而影响各生成物的竞争析出,进而提升涂层的CMAS腐蚀抗力。本工作为YAG/Al_(2)O_(3)涂层热处理工艺优化提供了借鉴,并为通过微观结构优化调控YAG/Al_(2)O_(3)涂层的CMAS腐蚀抗力提供了新思路。

C_(5)石油树脂用量对天然橡胶胶料性能的影响

研究C_(5)石油树脂用量对天然橡胶(NR)胶料性能的影响。结果表明:随着C_(5)石油树脂用量的增大,NR胶料的邵尔A型硬度、定伸应力、拉伸强度、拉断伸长率和交联密度减小,但加入40份C_(5)石油树脂的NR胶料的拉断伸长率仍达654%,表明其弹性仍较好;加入C_(5)石油树脂的NR胶料的损耗因子(tanδ)-温度曲线仅出现单个损耗峰,即C_(5)石油树脂与NR的相容性好;随着C_(5)石油树脂用量的增大,NR胶料的tanδ峰值减小,玻璃化温度向高温方向移动,有效阻尼温域拓宽,阻尼性能明显提升;未加入C_(5)石油树脂的NR胶料的断面较为粗糙,加入C_(5)石油树脂的NR胶料的断面较平滑。

可溶性P_(2)O_(5)对超细硫铝酸盐水泥基双液注浆材料早期水化性能的影响及机理

为了指导磷石膏在超细硫铝酸盐水泥基双液注浆材料(SCBGM)中的高效应用,研究了可溶性P_(2)O_(5)对大水灰比下SCBGM早期水化性能的影响及作用机理。结果表明,可溶性P_(2)O_(5)的加入不显著影响SCBGM浆体的凝结时间。可溶性P_(2)O_(5)掺量为0%~1.5%时,随着其掺量的增加,SCBGM早期强度逐渐增大。在1.5%最佳掺量下,可溶性P_(2)O_(5)可显著提高早期SCBGM中钙矾石的生成量,还可以显著优化硬化体中钙矾石的分布特征,使其由团簇状转变为显著的搭接交错分布状态,进而充分发挥钙矾石晶体的强度骨架效应。

改性蒙脱石负载V_(2)O_(5)脱除气态Hg^(0)的性能研究

针对燃煤烟气汞排放污染问题,通过将V_(2)O_(5)负载到经H_(2)SO_(4)改性后的蒙脱石(montmorillonite,MMT)制备的V_(2)O_(5)/MMT催化剂用于脱除燃煤烟气中的汞,希望结合活性组分V_(2)O_(5)的催化氧化活性和载体改性后MMT的吸附性能实现燃煤烟气中汞的经济高效脱除。研究了V_(2)O_(5)/MMT催化剂脱除Hg^(0)的性能及脱除Hg^(0)后V_(2)O_(5)/MMT催化剂的再生性能,考察了H_(2)SO_(4)改性、催化剂制备条件、V_(2)O_(5)负载量、反应温度、烟气成分(O_(2),SO_(2),NO,H_(2)O(g))、再生条件等对V_(2)O_(5)/MMT催化剂脱除Hg^(0)的影响,采用XRD,BET,SEM-EDS,XPS和TPD等方法对脱除Hg^(0)前后的V_(2)O_(5)/MMT催化剂进行了分析表征。结果表明:V_(2)O_(5)/MMT催化剂具有良好的脱除Hg^(0)的能力,这主要是由于V_(2)O_(5)/MMT催化剂结合了V_(2)O_(5)的催化氧化活性和改性后MMT的吸附性能;3%V_(2)O_(5)/MMT催化剂(V_(2)O_(5)质量分数为3%)在反应温度为150℃、体积空速为6000/h条件下,对Hg^(0)的脱除效率达到98%以上;O_(2)和NO对V_(2)O_(5)/MMT催化剂脱除Hg^(0)具有促进作用,SO_(2)对V_(2)O_(5)/MMT催化剂脱除Hg^(0)具有一定的促进作用,H_(2)O(g)对V_(2)O_(5)/MMT催化剂脱除Hg^(0)具有抑制作用;XRD和BET表征发现H_(2)SO_(4)改性可使MMT的比表面积增大,但层间距下降;SEM-EDS分析显示V_(2)O_(5)/MMT催化剂具有良好的孔隙结构,活性组分V_(2)O_(5)均匀分布在载体MMT表面;XPS和TPD表征证实Hg^(0)在V_(2)O_(5)/MMT催化剂上被氧化生成了HgO和HgSO_(4)并吸附在V_(2)O_(5)/MMT催化剂上;脱除Hg^(0)后的V_(2)O_(5)/MMT催化剂具有良好的再生性能。

新型应力发光材料Ca_(5)Ga_(6)O_(14):Sm^(3+)制备及其性能

采用高温固相法成功制备出新型Ca_(5-x)Ga_(6)O_(14):xSm^(3+)应力发光材料。通过X射线衍射、扫描电镜、漫发射光谱、光致激发和发射光谱、荧光衰减曲线、应力发光光谱和热释光光谱等测试详细研究了Ca_(5-x)Ga_(6)O_(14):xSm^(3+)的晶体结构、表面形貌、光致发光和应力发光性能及其发光机理。在404 nm激发下,Ca_(5-x)Ga_(6)O_(14):xSm^(3+)呈现出4个发射峰,分别位于562,599,642,715 nm,对应Sm^(3+)的^(4)G_(5/2)→6Hj(j=5/2,7/2,9/2,11/2)的特征发射。随着Sm^(3+)离子掺杂浓度的增加,发光强度先增强后减弱,在x=0.07时获得最强发射,且衰减时间从1.92 ms缩短至1.30 ms。在滑动摩擦激发下可获得Ca_(5-x)Ga_(6)O_(14):xSm^(3+)的应力发光发射带,且应力发光强度与施加应力满足线性增长,表明该材料在应力传感领域具有潜在应用价值。

片层纤维V_(2)O_(5)·1.6H_(2)O干凝胶提升水系锌离子电池循环性能

水系锌离子电池凭借低成本和环境友好的特点具有极大的发展和应用前景.具有高比表面、分层、或快速离子导体结构的钒基材料是锌离子电池最具有前景的正极材料之一.如何改善钒基材料的长循环性能是亟待解决的问题之一.本文采用溶胶凝胶法并冷冻干燥成功制备了V_(2)O_(5)·1.6H_(2)O干凝胶,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对其物相和形貌进行了表征,发现制备的材料为V_(2)O_(5)·1.6H_(2)O,结晶相良好,且成片状纤维大孔结构.电化学测试表明,在0.1 A·g^(–1)电流密度下,首次放电比容量为388.4 mA·h·g^(–1),循环1000次后容量仍保持为129.7 mA·h·g^(–1),具有良好的长循环稳定性.在0.1、0.2、0.5、1、2和3 A·g^(-1)电流密度下,纤维状V2O5干凝胶表现出良好的倍率性能,放电比容量分别为388.4、338.5、282.9、239.1、194.4和165.9 mA·h·g^(–1),远高于商业化V2O5 (279.5、251.0、205.5、174.5、144.6和125.1 mA·h·g^(–1)).良好的电化学性能主要归功于结合水的支撑作用增大了层间距,在循环过程中材料具有良好的结构稳定性,避免了放电容量衰减;同时纤维片状结构缩短了锌离子的迁移路径.对充放电机理研究发现,在锌离子的嵌入脱出过程中伴随有碱式硫酸锌的生成与消失,且该过程可逆.

钛基掺SnO_(2)-Ta_(2)O_(5)中间层复合阳极的制备及强化寿命研究

分别在350、400、450、500、550℃温度下通过热分解法制备了活性层原子质量比Ir∶Ru∶Ti=1∶3∶3,含钽-锡中间层数1、2、3、4、5的DSA阳极,通过直观的加速寿命试验探究了不同温度、不同中间层数和不同的钽-锡中间层原子比(Ta∶Sn=9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5)对RuO_(2)-IrO_(2)-TiO_(2)/SnO_(2)-Ta_(2)O_(5)/Ti复合阳极在酸性析氧条件下性能的影响,通过X射线衍射(XRD)、热场发射扫描电子显微镜(SEM)及能谱(EDS)分析电极表面的物相和形貌变化,通过电化学阻抗谱探讨了RuO_(2)-IrO_(2)-TiO_(2)/SnO_(2)-Ta_(2)O_(5)/Ti电极的电化学性能,重点考察了涂层溶液配比对电极性能的影响。结果表明,电极的最佳中间层数为1且最佳温度为450℃;在中间层数为1、450℃条件下,当中间层Ta∶Sn=9∶1时,RuO_(2)-IrO_(2)-TiO_(2)/SnO_(2)-Ta_(2)O_(5)/Ti电极性能最佳,相比不含中间层的RuO_(2)-IrO_(2)-TiO_(2)/Ti电极的寿命提升约53%。

MgO−V_(2)O_(5)二元系固相反应相变及产物溶解行为

研究不同摩尔比MgO−V_(2)O_(5)混合物的固相反应行为。采用等温溶解平衡法测定25~55℃下反应产物(钒酸镁)在水中的溶解度,并研究其在稀硫酸中的溶解行为和动力学。结果表明,MgO与V_(2)O_(5)的摩尔比和焙烧温度对固相反应产物的相变有较大影响;MgV_(2)O_(6)在水中溶解度最大,其次是Mg_(2)V_(2)O_(7)和Mg_(3)V_(2)O_(8);随着pH值从4.0降低到2.5,温度从30℃增加到70℃,钒酸镁在稀硫酸中的溶解率显著增加,其在稀硫酸中的溶解符合二级伪均相反应模型。

As_(2)O_(3)与Cu-ZSM-5催化剂的相互作用机理

基于密度泛函理论计算了NO和As_(2)O_(3)在Cu-ZSM-5表面的吸附性能.通过确立As_(2)O_(3)在Cu-ZSM-5表面的最佳吸附位点,对As3+在其活性位点吸附的反应路径进行研究,计算As在催化剂上的吸附反应活化能垒和决速步骤,揭示As_(2)O_(3)与活性位点Cu-O-Cu的成键机制和相互作用机理.结果表明,NO和As_(2)O_(3)都以非氧端吸附在Cu-ZSM-5活性位点Cu-O-Cu的晶格氧位,吸附能分别为-218.515kJ/mol和-206.422kJ/mol,吸附过程中有电荷转移且发生了强烈的相互作用.As_(2)O_(3)在Cu-ZSM-5活性位点Cu-O-Cu的晶格氧上的氧化过程分两步进行,As^(3+)作为Lewis碱与Lewis酸中心的Cu-O-Cu发生非均相氧化反应,第一阶段的氧化产物As_(2)O_(4)在相邻的活性位点上发生二次氧化反应,生成的As_(2)O_(5)成为As^(3+)吸附后的主要存在形式.其中,生成As_(2)O_(4)的反应阶段需要跨越242.75kJ/mol的能垒,成为整个氧化进程的决速步骤.