煤焦边缘模型异相还原NO的Mayer键级变化分析

为掌握煤焦对NO异相还原反应规律,揭示焦炭氮迁移转化的微观机理,选取armchair型含氮煤焦边缘模型和zigzag型煤焦边缘模型作为研究对象,基于密度泛函理论计算各个键的Mayer键级,研究上述各煤焦边缘模型化合物对NO气体异相吸附、还原和解吸的过程。结果表明:NO气体分子以side-on形式与armchair型含氮煤焦边缘模型发生异相还原反应,N—O键的Mayer键级达到最小值0.984 6,受热时N—O键容易发生断裂,最终释放出N2和CO;两个NO气体分子与zigzag型煤焦边缘模型发生异相还原反应,一个NO分子以side-on形式吸附在煤焦边缘模型表面,进而形成一个五元环中间体,此时O4—N5键级为最小值1.002 5,而另一个NO分子会以O-down的模式吸附在C3键位上,反应最终释放N2;Mayer键级理论可以有效地研究分子水平条件下煤焦边缘模型对NO异相还原反应的机理。

飞灰中活性SiO2吸附痕量元素汞的DFT研究

为探究痕量元素汞在飞灰中的富集特性,利用密度泛函理论(DFT)研究了Hg0和HgCl在飞灰中的主要活性成分SiO2表面上的吸附机理,对优化后的吸附构型进行能量计算、AIM理论和Mayer键级分析,并利用定域化分子轨道(LMO)图分析相互作用类型。结果表明:Hg0在无定型SiO2表面缺陷位的吸附能均小于50 kJ/mol,为较弱的物理吸附;HgCl在无定型SiO2表面缺陷位的吸附能均远大于50 kJ/mol,吸附构型均为典型的化学吸附,且SiO2-HgCl为共价键相互作用。

氮铂混合改性石墨烯吸附汞污染物的研究

为了研究氮铂混合改性石墨烯对燃煤电厂产生汞污染物的吸附作用,基于量子化学理论构建了氮铂混合改性石墨烯模型,利用密度泛函理论模拟了烟气中汞污染物在氮铂混合改性石墨烯表面的吸附。计算得到了Hg^0、HgCl2和HgBr2在氮铂混合改性石墨烯表面的吸附构型和吸附能,并利用分子中的原子理论(Atoms in Molecule)和约化密度梯度(Reduced Density Gradient)方法研究了吸附体系的成键类型。结果表明:随着掺杂氮原子数目的增多,氮铂混合改性石墨烯吸附Hg^0、HgCl2和HgBr2能力得到提升。当掺杂3个氮原子时,氮铂混合改性石墨烯吸附单质汞吸附能为98.62 kJ/mol,其吸附能相比传统的碳基吸附剂有明显提升;此时Hg^0、HgCl2和HgBr2被吸附稳定后的产物中,汞原子和铂原子之间的作用力更加稳定。

煅烧石油焦脱除烟气中Hg^0密度泛函理论研究

石油焦作为碳基吸附剂脱除燃煤烟气中Hg^0的研究近年来得到发展,本文建立了表征煅烧石油焦表面的四碳环并噻吩饱和簇模型,运用量子化学密度泛函理论B3LYP-D3方法,基于6-31g(d)/lanl2dz混合基组水平,从微观层面研究了煅烧石油焦吸附Hg^0的机理,同时计算了Hg在煅烧石油焦上的吸附能及Mayer键级,并分析了石油焦中噻吩硫在脱汞中的作用。研究结果表明,Hg^0在煅烧石油焦上的吸附以物理吸附为主,噻吩硫对Hg^0的吸附有促进作用。量子化学理论计算是研究煅烧石油焦吸附剂脱除Hg^0机理的一种有效方法。