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ACS Catalysis:用于含O2條件下CO有效還原NO的Ag/WO3單原子催化劑

ACS Catalysis:用于含O2條件下CO有效還原NO的Ag/WO3單原子催化劑
開發高效的CO選擇性催化還原NOx(CO-SCR)催化劑是該技術商業化的關鍵挑戰。成本相對較低的銀基催化劑很有前途,但該反應效率不夠高。
基于此,中國科學院過程工程研究所蘇發兵研究員,徐文青研究員,北京工商大學紀永軍教授,中國石油大學李振興教授(共同通訊作者)等人報道了在有序的介孔WO3上原子分散的Ag可以作為用于含O2條件下的CO-SCR的高活性催化劑,通過改變Ag前驅體的量,可以改變與O原子配位的Ag原子的局域環境。
ACS Catalysis:用于含O2條件下CO有效還原NO的Ag/WO3單原子催化劑
作者分別構建了0.3Ag/m-WO3、5Ag/m-WO3和0.3Ag/non-m-WO3三種催化劑模型,Ag原子的Bader電荷分別為+0.82|e|、+0.21|e|和0.00|e|。較大的Bader電荷值表明,0.3Ag/m-WO3催化劑中的Ag活性中心處于較正的氧化狀態。
整個CO-SCR反應為一個六步過程,N2O*形成后的CO*吸附是5Ag/m-WO3和0.3Ag/non-m-WO3上的決速步,能壘分別為1.51和1.63 eV,而0.3Ag/m-WO3可以有效地促進這一步驟,能壘僅為0.76 eV,這表明該催化劑可以優化中間產物的吸附能,并具有優于其它兩種催化劑的內在的CO-SCR活性。
ACS Catalysis:用于含O2條件下CO有效還原NO的Ag/WO3單原子催化劑
投影態密度(PDOS)圖表明,與5Ag/m-WO3和0.3Ag/non-m-WO3相比,0.3Ag/m-WO3中Ag原子的d帶中心更接近費米能級。
0.3Ag/m-WO3中較高的d帶中心導致空反鍵態,并增加了與吸附物的鍵合強度。晶體軌道哈密頓布居(COHP)分析表明,0.3Ag/m-WO3的-ICOHP值比其他兩種催化劑都要大,進一步揭示了其較強的化學鍵合強度。
因此,CO可以在0.3Ag/m-WO3的催化劑上更有效地還原N2O*中間體,從而使其具有最高的CO-SCR活性。
Tailoring the Electronic Structure of Single Ag Atoms in Ag/WO3 for Efficient NO Reduction by CO in the Presence of O2. ACS Catal., 2023, DOI: 10.1021/acscatal.2c05048.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.2c05048.

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