钛改性对γ-Fe2O3选择催化还原脱硝性能强化机制的分子模拟研究

摘要

采用密度泛函理论(DFT)研究了典型过渡金属Ti掺杂改性对γ-Fe2 O3选择催化还原(NH3-SCR)脱硝性能强化影响的作用机制.构建了单Ti和双Ti在γ-Fe2 O3(001)表面的不同Fe位置的掺杂模型,计算了表面掺杂形成能,探讨了O2、NO和NH3分子在Ti掺杂前后的γ-Fe2 O3(001)表面的吸附特性,并进行了反应机理分析.结果表明,单Ti倾向于掺杂在八面体Feoct位,双Ti倾向于两个Feoct位.Ti的掺杂增强了催化剂表面对O2的吸附能力,吸附性能随Ti掺杂量增加而增强.单Ti和双Ti的掺杂都抑制了NO以N端在催化剂表面的吸附.Ti能够强化NH3的吸附,增强了Lewis酸位,有利于SCR反应.Ti的掺杂增大了NO2生成的反应能垒,降低了γ-Fe2 O3低温区的SCR反应.Ti的掺杂抑制了NH和N的形成,避免了NH3的过度氧化,提高NH3的利用率,有利于SCR反应,并且抑制了通过E-R机理产生的N2 O,具有良好的N2选择性.Ti的掺杂能够改善γ-Fe2 O3在NH3-SCR中还原NO的性能.