富氧条件下钯催化剂上氢气还原氧化氮微观反应动力学研究

催化学报 , 2005, 26(11): 946-950.

富氧条件下钯催化剂上氢气还原氧化氮微观反应动力学研究

杨剑斌 ^1, , 付桂芝 ^2, , 王树东 ^3, , 吴迪镛 ^4,

1.中国科学院大连化学物理研究所,辽宁大连,116023

2.中国科学院大连化学物理研究所,辽宁大连,116023

3.中国科学院大连化学物理研究所,辽宁大连,116023

4.中国科学院大连化学物理研究所,辽宁大连,116023

基金项目: 科技部科研项目(G1999022203)

关键词：氧化氮 , 氢气 , 钯 , 微观反应动力学 , 随机模拟

Microkinetic Analysis for the Reduction of Nitric Oxide by Hydrogen over Palladium under Lean-Burn Conditions

通过单位键指标-二次指数势(UBI-QEP)方法估算反应的表观活化能进行反应机理的随机模拟,并结合实验结果研究了富氧条件下Pd基催化剂上H2还原NO的反应. 结果表明,反应的控制步骤是H2吸附活化产生H*(*表示活性位,H*表示吸附的H原子)的过程,当反应温度低于270 ℃时, H*来自基元反应O*+H*2(→←)OH*+H*,反应温度上升到310 ℃时, H*2+*(→←)2H*成为H*的主要来源. NO以(NO)*2的形式吸附在Pd催化剂表面,还原产物N2O来自两条途径,分别是(NO)*2的分解以及相邻的两个NO*分子之间的结合; N2主要来自N2O*的分解以及相邻的N*和NO*分子的结合; NH3则由中间产物HNO*经过逐步加氢生成. 富氧条件下, NO和O2之间存在吸附和反应的竞争,低温下NO在Pd表面的吸附几率远大于O2, 此时H2优先还原NO. 反应温度的升高导致各物种的吸附能力下降,其中NO的降低最明显,因此高温下催化剂表面的主要吸附物种由NO变为O2, 此时H2优先与O2反应. 在150～310 ℃范围内,实验结果和模拟数据非常吻合.

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