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Al 改性对 As2O3 在 CaSiO3(001) 表面吸附的影响:DFT 研究
Journal of Molecular Graphics and Modelling ( IF 2.7 ) Pub Date : 2022-10-07 , DOI: 10.1016/j.jmgm.2022.108357 Peng Shen 1 , Sikai Wu 1 , Chen Hu 1 , Zhihai Cheng 1 , Jiang Wu 2 , Guangqian Luo 3 , Hong Yao 3 , Xu Mao 1 , Mao Song 1 , Xiaolian Yang 1
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更新日期:2022-10-12
Journal of Molecular Graphics and Modelling ( IF 2.7 ) Pub Date : 2022-10-07 , DOI: 10.1016/j.jmgm.2022.108357 Peng Shen 1 , Sikai Wu 1 , Chen Hu 1 , Zhihai Cheng 1 , Jiang Wu 2 , Guangqian Luo 3 , Hong Yao 3 , Xu Mao 1 , Mao Song 1 , Xiaolian Yang 1
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CaSiO 3具有很高的抗烧结性,可以在锅炉炉膛的高温下捕集砷。但CaSiO 3对砷的捕集能力不能满足实际应用的要求,容易与酸性气体发生反应,严重影响砷的吸附性能。本文利用密度泛函理论系统研究了Al改性对CaSiO 3 (001)表面As 2 O 3吸附行为的影响。通过比较不同位点吸附能的大小,可知As 2 O 3吸附在CaSiO 3表面的活性位点(001)被判定为Ca,由[SiO 4 ]四面体构成的硅氧链对As 2 O 3的吸附活性不足。[SiO 4 ]四面体结构中的Si原子直接被Al原子取代,利用Al-O键和Si-O键键长和键能的差异促进表面电荷的重新分布和局域的增加CaSiO 3 (001)的结构键角,导致硅氧链上新活性位点(Si-top 和 Al-top 位点)的暴露。新的活性位点可实现对As 2 O 3的化学吸附,Al顶位更高的吸附能归因于掺杂后Al和O原子之间更强的sp轨道杂化,更有利于As 2 O 3 与吸附剂表面之间的电荷转移。在这项工作中,还讨论了SO 2和HCl气体对改性硅氧链吸附As 2 O 3的影响。结果表明,烟气中的SO 2和HCl可能通过化学吸附占据硅氧链上的Al-top位点,降低该位点的活性,从而影响As 2 O 3的吸附. 然而,由于Al掺杂而暴露的Si顶位表现出良好的耐酸性气体性能,这反过来又有助于Al-CaSiO 3 (001)表面在SO 2和HCl气氛中也能稳定吸附As 2 O 3 。
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