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通过在 Co3O4 上用单层 Cs 原子制造 Cs-O-Co 结构来促进 N2O 分解
Environmental Science & Technology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2023-12-21 , DOI: 10.1021/acs.est.3c06940 Yuanyu Gong 1 , Zhisong Liu 1 , Zihao Li 1 , Caixia Liu 2 , Naiqiang Yan 1 , Lei Ma 1
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开发有效的低温 N 2 O 分解催化剂具有挑战性。其中,Cs-O-Co结构作为Cs单层原子在纯Co 3 O 4上制备的活性物种,最初在模拟汽车尾气和硝酸厂烟气中表现出良好的N 2 O分解催化活性。对于Na、K和Rb碱金属在Co 3 O 4催化剂上对于N 2 O分解也观察到类似的催化性能,这说明在实际应用中碱金属促进相对于Co 3 O 4的普遍性。催化结果表明,负载4 wt% Cs的Co 3 O 4催化剂在300 ℃下的TOF比纯Co 3 O 4催化剂高近2个数量级。有趣的是,在掺杂相同Cs负载量的Co 3 O 4催化剂上,N 2 O分解的转化率受到显着抑制。表征结果表明,初级活性Cs–O–Co结构是由Cs 6s和O 2p轨道在负载型Co 3 O 4催化剂上的高轨道杂化形成的,其中Cs可以向Co 3+提供电子并产生更多的电子。钴2+ 。相比之下,掺杂的Co 3 O 4催化剂主要由Cs 2 O 2物质组成;同时,吸附水蒸气产生CsOH物质,导致催化活性显着下降。 原位漂移、严格动力学和DFT结果详细阐述了N 2 O分解的反应机理,其中吸附的N 2 O的直接分解是在不存在O 2的情况下负载型催化剂上的动力学相关步骤。同时,观察到活性氧对吸附的N 2 O 分解的帮助是O 2存在下的动力学相关步骤。这些结果可能为开发用于高效 N 2 O 分解的碱金属促进催化剂铺平了一条有希望的道路。
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