催化还原脱硝的密度泛函理论研究进展

V-ZSM-5催化分解氮氧化物反应机理的密度泛函理
论研究中期报告
本项目旨在利用密度泛函理论研究V-ZSM-5催化剂在分解氮氧化物
催化反应中的机理。

在进行的研究工作中，我们已经完成了以下内容：
1. 对V-ZSM-5催化剂进行了结构优化和表面模拟。

通过分子动力学模拟，我们确定了V-ZSM-5的最佳筛孔结构，并对其表面进行了优化。

2. 研究了V-ZSM-5表面对氮氧化物分解反应的催化活性。

我们发现，在V-ZSM-5表面存在Cu，Ni等硫酸盐分散相时，其分解NOx的催化活
性更强。

3. 探究了氮氧化物在V-ZSM-5表面的吸附行为。

我们发现，NO的
吸附强度比NO2高，表明NO在V-ZSM-5催化剂的分解反应中起主要作用。

4. 计算了V-ZSM-5表面上各种可能反应路径的反应能垒，并确定了最可能的反应路径。

通过对反应中间体的结构分析，我们发现反应的主
要中间体是氧空位和吸附氧物种的复合体。

5. 预测了不同反应条件下的反应产物分布情况。

我们发现，在低温下，NO和NH3反应生成N2和H2O的产率较高，在高温下，它们反应
生成NO2和H2O的产率较高。

总的来说，我们的研究发现V-ZSM-5催化剂在分解氮氧化物反应中
的机理可以通过密度泛函理论进行有效的模拟和预测。

我们的研究结果
对于设计更有效的氮氧化物催化分解剂具有一定的指导意义。

有机化学反应机理的密度泛函理论研究有机化学反应机理一直是有机化学研究中的重要领域之一。

了解反应机理对于控制反应过程、优化催化剂设计以及新合成方法的开发都具有重要意义。

随着计算机科学和量子力学的迅猛发展，密度泛函理论成为研究有机化学反应机理的强有力工具。

密度泛函理论是基于量子力学原理的一种计算方法，可以预测分子结构、振动频率和反应能垒等重要物理化学性质。

它的核心思想是通过电子密度来描述分子系统，并通过求解Kohn-Sham方程来得到与实验结果符合较好的计算值。

这种理论方法为研究有机化学反应机理提供了一种非常有效和可靠的手段。

密度泛函理论的应用范围非常广泛，包括催化反应、有机合成、光学性能等方面。

其中，催化反应是有机化学中一个极其重要的领域。

催化反应通常在较低的温度和压力下进行，具有高效、高选择性和环境友好等优点。

但是，催化反应的反应机理往往十分复杂，通过实验手段研究起来也非常困难。

在这种情况下，密度泛函理论可以为理解和优化催化反应提供很大的帮助。

以羰基化合物的催化加氢反应为例，研究人员通过密度泛函理论进行了机理研究。

他们首先通过计算得到了催化剂-底物复合物的结构，进而确定了反应的起始构型。

然后，他们通过对过渡态进行计算，得到了反应的激活能。

最后，他们通过计算得到了反应产物的能量和结构，从而确定了催化反应的完整机理。

这一研究为理解和设计催化反应提供了理论指导，并为实验研究提供了实验条件和参数的选择依据。

除了催化反应，密度泛函理论还可以应用于有机合成中的一些重要反应。

例如，振动频率的计算可以用于预测有机化合物的IR光谱和核磁共振谱。

通过比较计算结果和实验光谱数据，可以验证反应产物的结构。

此外，密度泛函理论还可以用于研究有机反应的立体选择性，即确定反应中异构体的相对稳定性和产物的立体构型。

通过理论计算得到的立体选择性信息可以指导实验研究，提高有机合成的效率和选择性。

密度泛函理论在有机化学反应机理研究中的应用还有许多其他方面。

密度泛函理论在化学催化研究中的应用密度泛函理论（DFT）是化学中非常重要的理论方法之一，因其在描述分子和材料中电子结构及反应性质方面具有预测性和计算效率的优势而备受青睐。

近年来，在化学催化研究中，DFT的应用已经成为当今领域内不可或缺的工具。

本文旨在介绍DFT在化学催化研究中的应用，从基本理论入手，具体协助解释从表面结构到反应机制的诸多研究问题。

I. 理论基础密度泛函理论是分子量子力学的一种方法。

在量子力学中，原子核和电子之间相互作用是按照薛定谔方程描述的。

然而，对于复杂的分子系统，完全解薛定谔方程是不可行的。

这时，DFT采用密度作为基本变量，而不是波函数来描述体系化学性质。

这种方法可以通过计算分子中每个电子的电荷密度和势能，以获得相应的分子结构和反应性质。

II. 表面结构计算在催化反应中，固体表面是起到催化作用的关键。

DFT能够模拟处于固体表面上的分子。

因此，表面结构计算成为DFT的重要应用之一。

通过计算晶格参数、表面结构等信息，可以了解固体的物理和化学性质，确定表面的活性位点及添加对表面活性位点的影响，同时也可以预测吸附分子在表面的结构和反应机制。

III. 催化剂的催化反应研究DFT可以模拟催化反应中的热力学和动力学过程，探究分子在催化剂表面上的反应机制。

例如，在研究涉及氧化、加氢和转移等反应的金属催化剂时，可以以能量和反应路径为基础，研究反应过程中的过渡态、中间体和活化能等参数。

通过这些参数的计算，可以更好地理解催化反应机制，为剪切催化剂的开发提供指导。

IV. 大规模高通量计算DFT也可以用于大规模高通量计算，可用于计算数百个化合物的运动学参数和化学特征。

使用DFT计算对底物库中的化合物进行筛选和排序，有助于找到特定反应所需的化学物质，研究反应发生的条件和影响因素。

预测的化合物在实验室获得后，可以进行排水性质的实验，最终证明结论的有效性。

总结DFT在化学催化研究中的应用是广泛且重要的，使得我们可以更好地了解和解释催化反应机制以及剪切催化剂的功能。

密度泛函理论研究聚烯烃催化剂取代基电子效应与催化活性的关系李化毅;张辽云;胡友良【期刊名称】《催化学报》【年(卷),期】2010(031)009【摘要】采用密度泛函BP/DNP优化了五组(每组化合物具有相同的框架结构和不同电子效应的取代基)共18个最受关注的烯烃配位聚合催化剂,分别计算了每个化合物中心金属上的Hirshfeld、Mulliken和QEq电荷,中心金属的Fukui指数以及化合物的HOMO和LUMO能量值,然后将这些结构参数和配合物催化乙烯聚合的活性相关联.结果发现,中心金属的QEq电荷能正确反映取代基的电子效应,且与化合物的HOMO以及LUMO能量值与催化活性之间有良好的相关性,可用来预测催化剂活性;而Hirshfeld和Mulliken电荷不能正确反映取代基的电子效应,不适合计算这些化合物的中心金属电荷.中心金属的Fukui指数受取代基电子效应影响较小,和催化剂活性之间的相关性不明显.【总页数】5页(P1127-1131)【作者】李化毅;张辽云;胡友良【作者单位】中国科学院化学研究所,北京分子科学国家实验室,高分子科学与材料联合实验室,工程塑料重点实验室,北京,100190;中国科学院研究生院化学与化学工程学院,北京,100049;中国科学院化学研究所,北京分子科学国家实验室,高分子科学与材料联合实验室,工程塑料重点实验室,北京,100190【正文语种】中文【中图分类】O643【相关文献】1.利用电子效应解释取代基的位置及种类对芳香化合物化学性质的影响 [J], 郭荷民2.氯代卡宾与羰基化合物反应的研究——取代基的电子效应和底物的芳构化对脱氧反应的影响 [J], 王洪星;程津培;谷文祥;张高举;还振威;鲁云3.双膦胺配体氮原子上取代基的空间和电子效应对于乙烯四聚催化体系的影响 [J], 宁英男;牛博;姜涛;丁万友;殷喜丰4.取代基电子效应对聚苯并噁嗪热稳定性影响研究 [J], 朱永飞;顾宜5.FMO能量同取代基电子效应参数σ的定量线性关系研究(Ⅰ) [J], 周文富因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

CH4-SCR脱硝催化剂研究进展张相俊;蔡卡莎;李岩;王虹;李翠清;宋永吉【摘要】氮氧化物是主要的大气污染物,可产生酸雨、光化学烟雾,破坏大气环境,危害人体健康.NH3-SCR脱硝技术在工业上NOx的减排中得到广泛应用,但NH3在储存、运输和使用中存在泄漏等二次污染,寻找新型还原剂成为研究热点.CH4廉价易得,是一种良好的还原剂,开发甲烷选择性催化还原(CH4-SCR)氮氧化物催化剂受到国内外学者关注.概述了贵金属类、氧化物类、分子筛类等催化剂在CH4-SCR 脱硝中的催化性能.在贵金属催化剂中分子筛负载Pd催化剂和Ag/Al2O3催化剂在CH4-SCR脱硝中表现出较好的催化性能;在氧化物催化剂中Cr改性的In/WO3/ZrO2催化剂活性较好,载体的酸化处理可以改善催化剂性能;钴修饰的分子筛催化剂表现出优良的催化性能;在CH4-SCR脱硝反应中提高NO转化率的关键是提高CH4选择性.【期刊名称】《炼油技术与工程》【年(卷),期】2015(045)007【总页数】5页(P1-5)【关键词】CH4;氮氧化物;选择性催化还原;脱硝催化剂【作者】张相俊;蔡卡莎;李岩;王虹;李翠清;宋永吉【作者单位】北京石油化工学院,北京市102617;北京石油化工学院,北京市102617;北京石油化工学院,北京市102617;北京石油化工学院,北京市102617;北京石油化工学院,北京市102617;北京石油化工学院,北京市102617【正文语种】中文氮氧化物是一种具有极大危害的大气污染物，可产生酸雨、光化学烟雾，破坏臭氧层，给土壤和水生态系统带来的危害是不可逆的。

“十二五”规划将氮氧化物排放列入约束性指标，并制定了减排目标，因此对氮氧化物减排研究受到众多科研工作者的关注。

氮氧化物的排放主要来源于汽车尾气和工业生产产生的废气，如火电厂烟气、硝酸厂废气、炼油厂FCC再生烟气等。

目前已采用多种措施来减少NOx的排放，选择性催化还原(SCR)是一种有效脱除NOx的方法，用NH3还原NOx技术已经应用到工业生产中，但是使用NH3作为还原剂依然存在很多问题，如NH3的储存、泄漏和二次污染等，因此人们一直寻找新的还原剂替代NH3。

基于密度泛函理论的CO_(2)吸附微观机理比较研究
张浩楠;赵兵涛;朱绍良
【期刊名称】《原子与分子物理学报》
【年(卷),期】2024(41)2
【摘要】为探究吸附法捕获CO_(2)过程中的微观机理和吸附剂材料间的作用关系,基于密度泛函理论方法,综合比较了典型吸附剂包括煤基官能团、Fe、限域离子液体、Na2 CO3、SrTiO3与CO_(2)的吸附过程和差异性.根据不同计算策略,着重分析比较了吸附能、结构优化参数、吸附构型以及原子分布等参数.结果表明,化学吸附中CO_(2)分子与吸附面呈平行关系时通常吸附能最大;在一种材料的同类型官能团中,吸附能大小与氧原子的数量呈正相关关系;吸附过程中C-O键的伸长活化会生成一种重要的中间产物CO_(2)-.提出在探寻CO_(2)吸附材料时可以在含氧原子较多的官能团、活性金属表面等方面进一步探究.最后对基于密度泛函理论的CO_(2)的吸附机理的进一步研究方向进行了展望.
【总页数】8页(P1-8)
【作者】张浩楠;赵兵涛;朱绍良
【作者单位】上海理工大学能源与动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】O647.31
【相关文献】
1.基于密度泛函理论研究磷建筑石膏晶体表面吸附丁二酸转晶机理
2.基于密度泛函理论的高岭石吸附机理研究进展
3.基于密度泛函理论的CO_(2)氧化含氮焦炭的机理研究
4.基于密度泛函理论的高覆盖氧吸附焦炭氧化机理研究
5.基于实验和密度泛函理论的NaHCO_(3)吸附SeO_(2)机理研究
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局部氧化还原反应和密度泛函理论的发展近年来，局部氧化还原反应和密度泛函理论成为了化学和物理学领域的研究热点。

局部氧化还原反应是指在分子中某些化学键的环境发生变化，从而导致键的氧化或还原。

而密度泛函理论是一种基于电子密度的计算方法，可以用来描述物质系统的电子结构和性质。

在这篇文章中，我们将介绍这两个领域的发展历程和现状。

一、局部氧化还原反应的发展1.1 早期研究早期研究表明，分子中的局部氧化还原反应对于生物体系和环境中的许多化学反应是至关重要的。

其中最有代表性的是氧气的还原作用。

行气呼吸是细胞生命活动的重要过程，而氧气作为呼吸中的最终电子受体，在还原和氧化反应中起着至关重要的作用。

1.2 金属催化的局部氧化还原反应金属催化的局部氧化还原反应是当前研究的热点之一。

金属催化剂通常包含有铜、铁、镍等金属，这些催化剂与氧气和氧化物相互作用，从而催化发生大量的化学反应。

例如，铜催化剂通常用于氢气的制备，而镍催化剂则广泛用于烷烃的脱氢反应。

1.3 局部氧化还原反应在电化学上的应用局部氧化还原反应在电化学领域的应用也非常广泛。

许多电极反应和电池反应都涉及到了化学键的氧化还原，而电子传递和离子传输的过程则是由局部氧化还原反应来实现的。

二、密度泛函理论的发展2.1 密度泛函理论的起源密度泛函理论在20世纪60年代诞生于固体物理学领域。

它最初是用于计算固体物质中电子的行为。

但是，随着计算机技术的提高，密度泛函理论逐渐扩展到了许多不同的领域，如物理、化学和生物学。

2.2 密度泛函理论的应用密度泛函理论是计算化学和理论化学的重要工具之一。

它可以用来研究分子、固体和表面的电子结构和性质，对于分子设计、催化剂优化和物质预测都有重要的意义。

例如，密度泛函理论可以用来计算分子的吸附能、反应速率和能垒，从而帮助研究者更好地了解分子间相互作用的机理。

2.3 密度泛函理论的局限性虽然密度泛函理论在研究电子结构和性质方面具有广泛的应用，但是它仍然存在一些局限性。

火电厂SCR脱硝催化剂技术研究进展1 前言据《中国火电厂氮氧化合物的排放控制技术方案》统计，2009年的排放总量已达到860万吨，比2003年的597.3万吨增加43.9%，占全国排放量的35%~40%，到2010年，我国氮氧化合物排放量已超过1000万吨。

由此可见，火电大气污染排放对生态环境的影响将越来越严重。

我国1991年颁布了《燃煤电厂大气污染物排放标准》(GB13223－1991)，之后历经1996年和2003年两次修订，2011年新颁布的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)要求新建机组从2012年1月1日开始，现有机组从2014年7月1日开始执行100毫克/立方米的氮氧化物污染物排放限值，被称为史上最严环保标准。

2 SCR脱销技术在众多的脱硝技术中，选择性催化还原法(SCR)是脱硝效率最高，最为成熟的脱硝技术。

SCR法脱销是目前国际上电站锅炉烟气脱硝的主流技术，而催化剂是SCR法脱硝系统的技术核心。

自1978年催化剂在日本成功地实现工业化生产以后，其工艺与生产技术一直在不断地进步与完善，逐步形成由触媒化成为代表的蜂窝式和以Babcock-Hitachi为代表的板式的两种主流结构与技术。

我国四川东方锅炉工业锅炉集团有限公司于2006年率先引进德国KWH公司的催化剂生产技术，紧接着国电龙源环保工程公司和国电环境保护研究院联手引进了日本触媒化成燃煤电站蜂窝式催化剂的生产技术，但是引进国外的技术需要花费大量的资金，而催化剂的核心技术依然控制在别人的手中，所以如何研发出具有自主知识产权的脱销技术成为国内解决氮氧化物治理的严重瓶颈。

近几年由于我国的大气污染持续恶化，民间对大气污染的治理呼声日益迫切，我国政府对此高度重视，2009年由国家科技部立项（立项课题“新型高效SCR脱销催化剂”），委托上海瀚昱环保材料有限公司课题组研发，该公司于2012年成功通过项目组验收，成为国内首家拥有自主知识产权并完全掌握生产工艺的国内厂家，至此我国脱硝催化剂依赖国外技术的历史彻底结束。

SCR脱硝催化剂的研究进展摘要：选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction， SCR）法是目前可以找到的脱硝效率最高、最为成熟的技术，因其脱硝效率高、无二次污染而被广泛使用。

其中SCR催化剂是该技术的核心所在，该文主要介绍了SCR反应机理以及目前主流的SCR催化剂。

氮氧化物（NOx）主要来自化石燃料的燃烧，根据氮和氧结合形态的不同，可分为多种形式的化合物，主要包括NO、NO2、N2O、N2O4和N2O5，其中排放量最多、对大气环境危害最大的是NO和NO2，烟气中90%以上的NOx是NO。

目前，选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction，SCR）技术广泛应用于传统工业。

SCR反应系统中存在两个难点问题：催化剂失效以及NH3过量逃逸，因此，将来讨论的重点是探究更好的催化剂。

1 SCR法原理SCR法的首次提出是在20世纪50年月，20世纪70年月投入工业应用。

目前其脱硝效率可达90%以上，该方法是采纳NH3作为还原剂，通过喷氨格栅进入烟道与烟气混合，进行氧化还原反应生成N2和H2O。

通过使用合适的催化剂，反应温度可以降低到400℃以下，脱硝效率可高达90%以上。

SCR法是目前工程上广泛使用的、可以用于固定源NOx治理的技术。

其中反应（1）反应是标准SCR主反应，90%以上的NOx是NO气体；（2）反应是快速SCR反应，由于该反应较为快速，NO、NO2同时参加反应；（3）反应是NO2-SCR反应。

在无催化剂存在的条件下，SCR 反应温度范围都特别狭窄（980 ℃左右），选择SCR催化剂能够降低反应活化能，降低反应温度，应用于实际电厂工况即290 ℃～430 ℃范围内。

2 SCR脱硝催化剂种类研发具有优良性能的催化剂是SCR脱硝技术的核心，因為催化剂的成本很高。

目前市面上可见的SCR催化剂有成百上千种，包括低温、超低温、中温等。

大体上可将这些催化剂分为以下4类：金属氧化物催化剂、碳基催化剂、贵金属催化剂和分子筛催化剂。

MoHZSM-5催化剂上NH3选择性催化还原NO反应机理的密度泛函理论研究中期报告
本研究采用密度泛函理论方法，研究了MoHZSM-5催化剂上NH3选择性催化还原NO反应的机理。

研究主要分为以下几步骤：
1. 催化剂模型构建
以MoHZSM-5催化剂为研究对象，构建了包括晶格缺陷和金属簇的催化剂模型。

晶格缺陷模型采用周期性3×3×3超胞，包含272个原子。

金属簇模型采用周期性1×1×4超胞，包含22个原子。

2. NH3选择性催化还原NO反应机理研究
通过模拟计算，确定了NH3选择性催化还原NO反应的催化剂表面反应机理。

研究结果表明，NH3选择性催化还原NO反应反应起始态为NO和NH3在催化剂表面吸附的复合物，反应产物为N2和H2O。

3. 反应中间态结构和能量分析
对反应中间态的结构和能量进行了分析。

研究结果表明，反应中间态能量变化与反应路径吸附和解离反应有关，并且MoHZSM-5催化剂对反应过渡态的形成具有关键作用。

4. 催化剂表面原子结构的影响因素分析
分析了催化剂表面原子结构对反应催化活性和选择性的影响因素，包括Mo簇的大小、ZSM-5载体的Si/Al比值等。

总体而言，本研究初步探讨了MoHZSM-5催化剂上NH3选择性催化还原NO反应的机理，为深入研究催化剂的性能优化及工业应用提供了一定的理论基础。

密度泛函理论在过渡金属氧化物催化剂中的应用杜虹波;闫志国;殷霞;高琪【期刊名称】《武汉工程大学学报》【年(卷),期】2018(040)004【摘要】密度泛函理论在催化剂理论研究领域应用广泛,但传统密度泛函理论在用来研究强关联体系时仍存在不少缺陷需要修正.简单介绍了过渡金属氧化物催化剂和引入在位库伦相互作用校正的密度泛函理论(DFT+U),综述了过渡金属氧化物催化剂在环境催化、光催化、电催化等领域的应用,以及近年来国内外对于使用DFT+U方法研究过渡金属氧化物催化剂的工作,为使用DFT+U方法设计和改良过渡金属氧化物催化剂提供了思路和发展方向.【总页数】6页(P366-370,376)【作者】杜虹波;闫志国;殷霞;高琪【作者单位】武汉工程大学化工与制药学院,湖北武汉 430205;绿色化工过程教育部重点实验室(武汉工程大学),湖北武汉 430205;新型反应器与绿色化学工艺重点湖北省实验室(武汉工程大学),湖北武汉 430205;武汉工程大学化工与制药学院,湖北武汉 430205;绿色化工过程教育部重点实验室(武汉工程大学),湖北武汉430205;新型反应器与绿色化学工艺重点湖北省实验室(武汉工程大学),湖北武汉430205;武汉工程大学化工与制药学院,湖北武汉 430205;绿色化工过程教育部重点实验室(武汉工程大学),湖北武汉 430205;新型反应器与绿色化学工艺重点湖北省实验室(武汉工程大学),湖北武汉 430205;武汉工程大学化工与制药学院,湖北武汉 430205;绿色化工过程教育部重点实验室(武汉工程大学),湖北武汉 430205;新型反应器与绿色化学工艺重点湖北省实验室(武汉工程大学),湖北武汉 430205【正文语种】中文【中图分类】O641.12【相关文献】1.介孔过渡金属氧化物的合成、改性及在水处理中应用研究 [J], 杨建瑞;隋铭皓2.水热法合成过渡金属氧化物纳米材料及其在食品安全检测传感器中的应用进展[J], 傅慧君;董秀秀;陈子键;杨池;徐振林3.光谱在过渡族金属氧化物电荷及自旋有序研究中的应用 [J], 聂长江4.过渡金属氧化物在光电化学传感器中的应用研究进展 [J], 杨萍; 钟立; 魏小平; 李建平5.过渡金属氧化物催化臭氧化在水处理中的应用 [J], 杨忆新;马军;秦庆东;赵雷;王胜军;张静因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

《Mo-HZSM-5催化剂上NH3选择性催化还原NO反应机理的密度泛函理论研究》篇一Mo-HZSM-5催化剂上NH3选择性催化还原NO反应机理的密度泛函理论研究一、引言随着工业化的快速发展，氮氧化物（NOx）的排放问题日益严重，对环境和人类健康造成了巨大威胁。

NH3选择性催化还原NO（NSR）技术作为一种有效的氮氧化物减排技术，受到了广泛关注。

Mo/HZSM-5催化剂因其优异的催化性能和良好的抗硫性能，在NSR反应中表现出显著的效果。

本文利用密度泛函理论（DFT）对Mo/HZSM-5催化剂上NH3选择性催化还原NO的反应机理进行深入研究，以期为NSR反应的优化提供理论支持。

二、方法与模型本研究采用密度泛函理论（DFT）方法，利用VASP软件包进行第一性原理计算。

构建了Mo/HZSM-5催化剂的模型，并对其进行了优化。

在此基础上，对NSR反应中可能涉及的各个反应步骤进行了计算，分析了反应过程中的能量变化和电子转移情况。

三、结果与讨论1. 催化剂模型与结构通过DFT计算，我们得到了Mo/HZSM-5催化剂的优化模型。

该模型显示，Mo原子成功掺入HZSM-5分子筛中，形成了稳定的催化剂结构。

Mo原子的引入改变了HZSM-5的电子结构和酸性性质，从而影响了NSR反应的活性。

2. NH3吸附与活化NH3分子在Mo/HZSM-5催化剂表面的吸附和活化是NSR反应的关键步骤。

计算结果显示，NH3分子优先吸附在Mo原子上，形成了稳定的NH3-Mo复合物。

此过程中，NH3分子的N-H键发生了一定的活化，为后续的反应步骤提供了有利条件。

3. NO吸附与反应NO分子在Mo/HZSM-5催化剂表面的吸附和反应过程也是NSR反应的重要环节。

计算表明，NO分子可以与吸附在Mo原子上的NH3-Mo复合物发生反应，生成N2和H2O。

此过程中，Mo原子起到了关键的作用，促进了NO的还原和N-H键的断裂。

4. 反应机理分析根据计算结果，我们提出了Mo/HZSM-5催化剂上NH3选择性催化还原NO的反应机理。

《铜基二元合金团簇催化还原CO2的密度泛函理论研究》篇一一、引言随着人类工业活动的迅猛发展，大气中二氧化碳（CO2）浓度的不断增加，加剧了全球气候变化和环境问题。

因此，寻求有效途径转化和利用CO2已成为科研领域的重要课题。

铜基二元合金团簇因其独特的物理化学性质，在催化领域展现出良好的应用前景。

本文采用密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）对铜基二元合金团簇催化还原CO2的过程进行深入研究，以期为相关研究提供理论支持。

二、文献综述近年来，关于铜基二元合金团簇在催化领域的研究逐渐增多。

其中，该类合金团簇在CO2的转化和利用方面表现出了显著的催化性能。

通过对不同合金成分、团簇结构以及反应机理的研究，发现铜基二元合金团簇具有较高的催化活性和选择性。

然而，其催化过程中的具体机制仍需进一步探究。

三、研究方法本研究采用密度泛函理论（DFT）对铜基二元合金团簇催化还原CO2的过程进行模拟计算。

首先，构建不同成分的铜基二元合金团簇模型；其次，通过DFT计算，分析团簇的结构、电子性质以及与CO2分子的相互作用；最后，探讨团簇催化还原CO2的反应机理。

四、结果与讨论1. 团簇结构与电子性质通过DFT计算，我们发现铜基二元合金团簇具有独特的结构特点。

不同成分的合金团簇在结构上表现出一定的稳定性，且其电子性质也具有显著特点。

这些特点为团簇与CO2分子的相互作用提供了基础。

2. 团簇与CO2分子的相互作用计算结果表明，铜基二元合金团簇与CO2分子之间存在较强的相互作用。

团簇能够有效地吸附CO2分子，并形成稳定的中间态。

这种相互作用对于催化还原CO2的过程至关重要。

3. 催化还原CO2的反应机理通过DFT计算，我们揭示了铜基二元合金团簇催化还原CO2的反应机理。

在反应过程中，团簇首先吸附CO2分子，并通过电子转移和化学键合等过程，将CO2还原为碳基产物。

此外，我们还发现团簇的成分和结构对反应过程和产物具有重要影响。

《铜基二元合金团簇催化还原CO2的密度泛函理论研究》篇一一、引言随着全球气候变化和环境问题日益严重，减少温室气体排放和实现碳中和已成为人类面临的重要任务。

其中，二氧化碳（CO2）作为主要的温室气体之一，其减排和利用成为研究的热点。

近年来，铜基二元合金团簇因其良好的催化性能在CO2还原反应中受到广泛关注。

本文将利用密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）对铜基二元合金团簇的催化还原CO2反应进行深入研究。

二、研究背景与意义随着工业化进程的加速，大量的CO2排放到大气中，给全球气候和环境带来了巨大的压力。

将CO2催化转化为有用的化学物质是解决这一问题的有效途径。

铜基二元合金因其优异的物理化学性质，被广泛应用于催化领域。

团簇形式的铜基二元合金由于其表面原子的高度活泼性，对于CO2的还原具有显著的催化效果。

因此，对铜基二元合金团簇的催化还原CO2的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

三、研究方法与模型本研究采用密度泛函理论（DFT）对铜基二元合金团簇进行建模和计算。

首先，我们选择合适的铜基二元合金体系，构建团簇模型。

然后，通过DFT计算，分析团簇的电子结构、表面能等性质。

在此基础上，进一步研究团簇对CO2的吸附能力以及还原反应的机理。

四、计算结果与分析4.1 团簇的电子结构与性质通过DFT计算，我们得到了铜基二元合金团簇的电子结构信息。

结果表明，团簇中的原子具有较高的活泼性，这有利于对CO2的吸附和还原。

此外，我们还计算了团簇的表面能，发现其具有较低的表面能，有利于提高催化剂的稳定性。

4.2 CO2吸附能力研究我们对铜基二元合金团簇对CO2的吸附能力进行了研究。

计算结果显示，团簇对CO2具有较好的吸附能力，这主要归因于团簇中的铜原子与CO2之间的相互作用。

吸附过程中，CO2分子中的氧原子与铜原子形成化学键，使得CO2分子稳定地吸附在团簇表面。

4.3 CO2还原反应机理研究在CO2吸附的基础上，我们进一步研究了CO2还原反应的机理。

酶密度泛函理论在催化反应中的应用酶是一类生物催化剂，可以加速生物化学反应的速率，具有高效和特异性。

酶催化的反应常常发生在其具有亲和性的底物和氨基酸残基之间。

要理解酶的催化机制和设计人工催化剂，必须对酶的内部结构、动态和相互作用有深入的了解。

酶密度泛函理论是一种相对新的计算化学方法，能够模拟酶的结构和动态，帮助研究酶的催化机理。

下面将介绍酶密度泛函理论在催化反应中的应用。

一、酶催化的基本原理酶催化的基本原理是底物（S）被酶结合形成酶底物复合物（ES），经过一系列反应形成产物（P）和酶（E）。

整个反应的能垒被分为两部分，其中一部分是酶底物和产物的相对结构的变化，另一部分是与基底的化学反应。

酶在催化过程中能够降低反应的能垒，并在催化反应后对底物和产物进行区分，并释放产物。

二、酶密度泛函理论基本原理酶密度泛函理论是基于密度泛函理论的，是一种计算酶催化反应机制的方法。

它以蛋白质的原子核和电子为基础，模拟酶的电子结构和力学行为。

通过密度泛函理论计算得到分子的电子密度，从而得到分子中的能量和物理化学性质。

酶密度泛函理论能够计算酶催化反应中的单电子和多电子反应，包括有机和无机反应。

三、酶密度泛函理论的应用1. 酶的结构和动态模拟酶密度泛函理论能够帮助模拟酶的动态和结构变化，包括组装和运动中的酶分子。

这有助于研究酶的结构和动态行为，并解释酶催化反应中的不同环节。

2. 酶活性中心酶活性中心是酶催化反应的关键部分，也是酶密度泛函理论研究的重点。

酶活性中心的结构和电子性质都对酶催化反应产生影响。

酶密度泛函理论能够确定酶底物复合物中的酶活性中心的结构和电子状态，并揭示催化反应的基本原理。

3. 有机反应酶密度泛函理论也应用于有机合成反应，能够模拟许多有机反应的催化机制。

这有助于设计新的人工酶催化剂，为有机合成提供新的途径。

4. 生物大分子酶密度泛函理论也能够应用于大分子的研究，例如多肽和蛋白质。

酶密度泛函理论能够模拟大分子的结构变化和能量优化，有助于理解大分子的性质和功能。

钒钛基SCR催化剂密度泛函理论计算研究进展车宇;宋浩;郑成航;陈景欢;邱坤赞;高翔【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2015(44)3【摘要】从基本结构模型和相关化学反应两大方面综述了选择性催化还原（SCR）脱硝催化剂密度泛函理论（ DFT）计算的研究现状，对理论模型构建方法、基于理论计算的催化剂表面特性以及相关化学反应机理进行了总结。

负载型周期性结构模型更接近真实催化剂表面结构，其计算结果与实验的可对照性更强。

钒氧化物（ VOx ）在TiO2（001）面上负载时体系结构最稳定，以类似表面重构的结构或延伸TiO2晶体结构的形式与TiO2载体键合。

V多以四面体配位形式存在，V-O-V和V-O-Ti是重要的活性位点。

NH2 NO是SCR反应过程中的重要中间体，存在多种生成路径。

SCR催化剂表面零价汞（ Hg0）氧化生成HgCI2的反应遵循Langmuir-HinsheIwood机理。

%A review on density functionaItheory( DFT)study of V2 O5/TiO2 based seIective cataIytic re-duction( SCR)cataIyst was presented. Construction of the theoreticaI modeI,surface property of the cata-Iyst and mechanisms of SCR and mercury oxidation reaction were reviewed. Periodic modeI is more appro-priate to represent the cataIyst surface. Vanadiumoxides(VOx)preferentiaIIy anchor to the(001)facet of anatase,in the“ad-moIecuIe”form or with an anatase-Iike structure. VOx is usuaIIy tetrahedraIIy coor-dinated and the bridging oxygens in V-O-V and V-O-Ti are cruciaI active sites. NH2 NO is the key inter-mediate in SCRreaction,with muItipIe paths to generate. Oxidation of Hg to HgCI2 on SCR cataIyst sur-face foIIows a Langmuir-HinsheIwood mechanism.【总页数】8页(P537-543,553)【作者】车宇;宋浩;郑成航;陈景欢;邱坤赞;高翔【作者单位】浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，浙江杭州 310027;浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，浙江杭州 310027;浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，浙江杭州 310027;浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，浙江杭州 310027;浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，浙江杭州 310027;浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，浙江杭州 310027【正文语种】中文【中图分类】TQ02;O664【相关文献】1.CrCl3掺杂对钒钛基SCR催化剂脱硝活性的影响 [J], 段景卫;王学涛;张福顺;刘剑光;陈江涛;崔建峰2.改性钒钛基SCR催化剂的研究进展 [J], 陈传敏;曹悦;刘松涛;陈建猛;贾文波3.钒钛基SCR催化剂的制备及其汞中毒机理研究 [J], 刘强;杨洋;秦福初4.钒钛基SCR催化剂的制备及其汞中毒机理研究 [J], 刘强;杨洋;秦福初;5.废钒钛基SCR催化剂的处置方法研究进展 [J], 侯学军;章小明;程文博;王馨;王春霞;徐盛明;黄国勇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

催化科学是研究催化剂的制备、反应机理和催化过程控制等问题的学科，它在化学、材料、能源等领域中具有重要的应用价值。

近年来，催化科学在理论方面取得了一系列的突破和进展，并且在工业和能源等领域中得到了广泛的应用。

1.密度泛函理论(DFT)：密度泛函理论是研究催化剂表面吸附和反应机理的重要工具。

通过DFT可以计算催化剂表面的电子结构和化学反应的势能面，从而揭示催化过程中的关键反应步骤和反应物之间的相互作用。

2.反应动力学模拟：反应动力学模拟是研究催化反应速率、选择性和稳定性等问题的重要方法。

通过构建反应体系的模型、计算反应物和中间体的能量和位移能等参数，可以预测催化反应的动力学行为和活性中心的结构特征。

3.高通量计算和材料基因工程：高通量计算是通过大规模计算和机器学习等方法，探索新型催化剂和材料的合成、结构和性能关系。

通过高通量计算，可以加速催化剂的发现和优化过程，提高催化活性和选择性。

4.单原子催化剂：单原子催化剂是一种具有高催化活性和选择性的催化剂。

研究表明，将金属离子分散成单原子状态能够提高催化剂的表面活性位，从而增强催化剂的催化性能。

5.催化剂的纳米结构调控：纳米结构调控是通过控制催化剂的形状、尺寸和晶面等结构参数，来调控催化剂的表面活性和选择性。

透过纳米结构调控可以改变催化剂表面的电子结构和吸附特性，从而实现对催化反应的调控和优化。

催化科学的应用广泛涉及能源、环境、化学合成和材料等领域。

例如，催化科学在能源领域中可以应用于催化剂的制备、燃料电池和光催化等技术的研发；在环境领域中可以应用于催化净化废水和废气的技术研究；在材料领域中可以应用于金属催化剂和非金属催化剂的研发，以及催化剂在电子、光电和储能器件中的应用等。

催化科学的理论突破和应用研究不仅深化了催化机理的理解，还推动了催化反应的改进和工业化应用的发展。