钙钛矿LaCoO3低指数晶面热力学稳定性及其NO氧化机理的DFT研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:feifeijoy
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
NO氧化是当前汽车尾气处理技术中非常关键的环节。钙钛矿型氧化物由于具有结构稳定、价格低廉、良好的催化性能等优点引起了人们的广泛关注。目前,在研究用于NO氧化的钙钛矿型催化剂中,LaCoO3被认为是替代商业Pt基催化剂最有前景的新型催化剂。材料的表面性质在研究表面催化反应起着重要的作用。据报道,理论上关于钙钛矿LaCoO3的晶面稳定性,尤其是(1(?)02)-CoO2终结面,仍然存在着争议。大多数理论研究结果表明(1(?)02)-CoO2终结面是不稳定的,这与实验结果不相符。我们发现除LaCoO3的晶体结构之外,Co3+离子的自旋也会影响LaCoO3的晶面稳定性。因此,本文采用DFT+U计算方法研究了Co3+离子的自旋对六方相LaCoO3的晶面稳定性的影响。为了全面地了解LaCoO3的表面性质,我们计算了LaCoO3晶面在铁磁(FM)和反铁磁(AFM)情况下的表面自由能,其中Co3+离子的自旋分别是低自旋(LS)、中自旋(IS)和高自旋(HS)。最后,初步探索了LaCoO3晶面在MvK机理基础上的NO氧化反应路径。对LaCoO3晶面稳定性相图进行比较和分析,可以发现当Co3+离子的自旋发生变化时,稳定性相图会发生很大的改变。(1(?)02)-LaO终结面在O原子化学势较低(O-poor)的环境下是稳定的。(1(?)02)-CoO2终结面和(0001)-LaO3终结面在O原子化学势较高(O-rich)的环境下是稳定的。值得一提的是,(1(?)02)-CoO2终结面能稳定存在于适宜的化学势环境,这使理论计算与实验结果达成一致。在不同的自旋组态条件下,计算了(1(?)02)-LaO终结面、(0001)-LaO3终结面和(1(?)02)-CoO2终结面的氧空位生成能(EOv)。这些晶面在Co3+离子的自旋组态为HS-FM时EOv最低。(1(?)02)-LaO终结面的EOv为1.70 eV,可能不是活性面因为晶格氧被结合的太强。而(0001)-LaO3终结面和(1(?)02)-CoO2终结面的EOv分别为0.20 eV和0.08eV,可能含有高活性的氧物种。最后,基于MvK机理,我们初步探究了(1(?)02)-CoO2终结面和(0001)-LaO3终结面在NO氧化反应中的能量变化路径。根据计算结果预测(1(?)02)-CoO2终结面是最有可能的活性晶面。我们的结论为未来LaCoO3催化剂的设计奠定了重要的理论基础。例如,实验上可以通过改变Co原子化学势的环境来增加(1(?)02)-CoO2终结面的暴露面积,从而提高LaCoO3催化剂的催化性能。
其他文献
通过分析现代财务理论的发展过程,指出企业为了保障企业的正常运转应重点关注资金链部分,同时在资金链管理上,不同的时期应该采取不同的策略。
<正>RMB218/13g2/盒植物医生DR PLANT莹润水光气垫粉凝霜植物医生DR PLANT控油亚光气垫粉凝霜植物医生DR PLANT无瑕滋养气垫粉凝霜在当今快节奏生活下的急速上妆方面,可以说
对泵控马达或阀控马达这一回转系统的加载方式进行分析对比。在此基础上,对加载方式中应用频率最高的电液比例溢流阀和节流阀加载系统的组成、工作原理和适用场合进行详尽的
随着素质教育的不断发展,小学语文阅读教学面临许多困难。具有独特教学价值的群文阅读教学满足了当代阅读教学改革的需求。在一定程度上,它弥补了单篇阅读的不足,并提高了小
【目的】研究不同档次卷烟的烟丝结构分布及其对卷烟物理质量的影响,为优化烟丝结构以提高卷烟质量提供参考依据。【方法】采用主成分分析法对A(低)、B(中)、C(高)3个档次牌
《机械基础》课程作为机电一体化专业的基础课程,涉及到了大量的知识点,且各个知识模块间关系松散,又较抽象。现有的理论授课形式已无法达到该课程为其它后续课程服务的目的,
铸造用金属模样的装配是模样制作中保证铸件质量的最后一个阶段,其装配精度,取决于各零部件的制造精度、合理的结构设计和模样所采用的装配方法。从分模面的合理选择、零部件