单空缺石墨烯负载的Pd单原子催化剂上NO还原的密度泛函理论研究

摘要

采用密度泛函理论(DFT)方法对单空缺石墨烯负载的Pd单原子(Pd/SVG)催化剂上H2还原NO的反应进行了研究,探究了Pd/SVG上NO还原生成N2和NH3的路径.在Pd/SVG上NO容易加氢形成HNO,需要的活化能为67.0 kJ·mol-1,显示了极高的催化活性.N2生成的有利路径为NO活化生成HNO后,HNO继续加氢生成中间体NH2O和NH2OH,然后NH2OH解离生成NH2和OH,生成的NH2中间体结合NO形成NH2NO,然后NH2NO异构化形成的NHNOH再经解离生成N2与H2O,这个过程中的决速步骤为NH2NO分子内氢转移生成NHNOH,能垒为144.3 kJ·mol-1.对于NH3的生成,从NO的活化到中间体NH2的形成与N2的形成过程相同,最后NH2加氢即可形成NH3,这个过程中的决速步骤为NH2O加氢生成NH2OH,能垒为86.4 kJ·mol-1.比较生成N2和NH3的决速步能垒可见,Pd/SVG催化剂上NO经H2还原更容易形成NH3.本研究为石墨烯负载型Pd基催化剂上H2还原NO的实验及工业应用提供理论参考.