γ-Fe_(2)O_(3)抗As_(2)O_(3)中毒能力的分子模拟

摘要

采用密度泛函理论研究了γ-Fe_(2)O_(3)表面As_(2)O_(3)的吸附以及掺杂改性提高抗As_(2)O_(3)中毒性能的作用机理.计算了As_(2)O_(3)在完整以及O缺陷γ-Fe_(2)O_(3)(001)表面的吸附性能,包括吸附位点、吸附结构、吸附能、PDOS等.同时建立了Mo、Ti、Mg掺杂的γ-Fe_(2)O_(3)模型,探讨了助剂掺杂对抗砷中毒能力的作用机制,并考虑了掺杂量的影响.结果表明:As_(2)O_(3)倾向于以O端化学吸附在γ-Fe_(2)O_(3)(001)表面Feoct位,吸附过程发生强烈的相互作用和电荷转移.当表面存在O缺陷时,As_(2)O_(3)的吸附能得到提高.Mo、Ti、Mg倾向于掺杂在Feoct位,增强了对As_(2)O_(3)的吸附能力,并且增大Mo的掺杂量可以强化As_(2)O_(3)的吸附.As_(2)O_(3)倾向于与活性较强的Mo、Ti、Mg发生反应,从而保护活性Fe位不受砷中毒,Ti和Mg的掺杂还抑制了相邻Fe位对As_(2)O_(3)的吸附.Mo、Ti、Mg的掺杂还促进了催化剂表面对NH_(3)的吸附,增强了表面酸性强度,有利于SCR反应.Mo、Ti、Mg原子的掺杂有利于提高γ-Fe_(2)O_(3)催化剂的抗砷中毒性能.