Al修饰C2N对甲醛降解的吸附增强机理及潜在催化活性的密度泛函理论研究（英文）

论文摘要

羰基化合物,特别是甲醛,是室内最常见的对人体有害的空气污染物之一.如何对甲醛进行有效的控制已成为当前研究热点.在本工作中,我们使用密度泛函理论化学计算方法研究了甲醛分子在C2N和Al修饰C2N上的吸附性能.结果表明,纯C2N对甲醛分子的吸附能力较弱,吸附能仅为–0.583 eV,C2N经Al原子修饰改性后,吸附能为–2.585 eV,超过了改性前的4倍,有效增强了体系对甲醛分子的吸附能力.为了研究甲醛分子在Al修饰C2N上的吸附增强机理,我们对局部态密度（PDOS）、Mulliken电荷分布及电子密度分布进行了计算.结果表明,Al原子修饰改变了附近的电子分布,从而改变了修饰Al原子的化学和物理行为,使其起到了连接甲醛分子和C2N层的桥梁作用,从而加强了吸附能力.此外,为了研究产生对甲醛活化有效的羟基自由基（·OH）和超氧(O2·–)自由基的可能,我们还计算了C2N结构对H2O分子和O2分子的吸附.结果表明,Al修饰的C2N对H2O分子和O2分子同样有很强的吸附能力.对于H2O分子,在纯C2N结构中的吸附能为–0.743 eV,在Al原子修饰后的结构中,其吸附能高达–3.177 eV,并且此时H2O分子能够自发解离成一个羟基和一个H原子,其中羟基与修饰的Al原子相连,这为羟基自由基的生成提供了良好的条件.而对于O2分子,在纯C2N结构中的吸附能仅为–0.206 eV,在Al原子修饰后其吸附能高达–2.767 eV,约为修饰前的13倍,这使得化学吸附的O2分子也具有更高的获得额外电子和高电位被激活为超氧自由基的潜能,这也为超氧自由基的生成提供了良好基础.上述研究表明,Al修饰C2N是一种有前途的材料,可用于甲醛分子的吸附及催化降解.

论文目录

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 苏岳檀,李文浪,李桂英,敖志敏,安太成

关键词: 密度泛函理论,二维材料,甲醛,吸附,催化降解

来源: 催化学报 2019年05期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 化学

单位: 广东工业大学环境健康与污染控制研究院环境科学与工程学院广州市环境催化及污染控制重点实验室

基金: supported by the National Natural Science Foundation of China(21607029,21777033 and 41373102),the Science and Technology Program of Guangdong Province(2017B020216003),the Science and Technology Program of Guangzhou City(201707010359),the Innovation Team Project of Guangdong Provincial Department of Education(2017KCXTD012),the “1000 Plan” for Young Professionals’ Program of China,the National Supercomputing Centre in Guangzhou~~

分类号: O647.3

页码: 664-673

总页数: 10

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