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

张芳芳，韩敏，赵娟，凌丽霞，章日光，王宝俊

（1 太原理工大学化学化工学院，山西太原030024； 2 太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室，

山西太原030024）

引 言

随着社会的发展，人们对机动车的需求不断增加，私家车数量逐年快速递增，机动车的尾气污染已成为环境面临的重要挑战[1]。汽车尾气含有大量CO、NOx、碳氢化合物、SO2以及粉尘等，有害气体严重超标。其中NO 的毒性强，长期暴露在NO 限定值外的环境中，容易诱发各种疾病，严重影响人体的健康。另外，汽车尾气中的碳氢化合物与NOx在太阳的作用下，与大气中的VOC（挥发性有机化合物）发生光化学反应会造成二次污染，形成以臭氧和过氧乙酰硝酸酯（PAN）等细颗粒物为主的烟雾污染物，即光化学烟雾[2]。此外NOx还容易与氧气发生反应形成硝酸，造成酸雨，酸雨容易损伤农作物、森林、土壤等。除了影响人类身体健康，造成酸雨、光化学烟雾外，NOx还会引发臭氧层空洞、全球气候变暖等问题[3]，因此脱除NOx成为重要的环保课题。氮氧化合物中NO 占95%以上，因此对NO 的还原显得至关重要。

NO 还原的催化剂包括贵金属[4-5]、金属氧化物[6-8]和分子筛[9-11]等。贵金属催化剂，特别是Rh、Pt和Pd，作为三元催化剂，可以还原NO 以及氧化CO和未燃烧的碳氢化合物，成功地吸引了广泛的关注和研究[12]。Loffreda 等[13]通过研究Pd、Pt、Rh 三种金属不同暴露面上NO 的吸附，发现Rh 的绝大多数暴露面和Pd的个别暴露面对NO的吸附和解离效果较好。与Rh、Pt 催化剂相比，Pd 基催化剂具有良好的热力学稳定性、低温下的高活性。……