【摘 要】
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一般认为,多空碳材料催化氧化SO2的反应机理为O2分子吸附解离后氧化SO2生成SO3[1],SO3再被水化形成H2SO4.通过第一性原理计算模拟研究,我们发现可能存在新的反应机理：SO2
【机 构】
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四川大学新能源与低碳技术研究院,四川省成都市双流县川大路,610207
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一般认为,多空碳材料催化氧化SO2的反应机理为O2分子吸附解离后氧化SO2生成SO3[1],SO3再被水化形成H2SO4.通过第一性原理计算模拟研究,我们发现可能存在新的反应机理：SO2 先被水化为H2SO3,H2SO3与未经解离的O2反应生成中间产物H2SO5,最后再解离形成硫酸和高氧化活性的H2O2.如Figure 1(1)所示,SO2在单层石墨烯上被O2 分子氧化的能垒较高,在常温下不易发生.但在间距为8？ 的双层石墨烯间,经SO2水化形成的亚硫酸分子被O2 分子直接氧化的能垒为0.18 eV(Figure 1(2)).这一发现表明碳材料纳米孔道可用来在温和条件下催化净化还原性环境有害分子.单个SO2分子水化热力学计算结果表明(Table 1),当水分子个数(n)超过4时,SO2倾向于以H2SO3形式存在.在多个水分子存在情况下,水化能垒不超过0.2eV.
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