在活性炭表面的转化机制:实验和密度函数理论研究
Hao Liu1, Yang Yu1, Juan Chen1
1National Engineering Laboratory for Reducing Emissions from Coal Combustion, Engineering Research Center of Environmental Thermal Technology of Ministry of Education, Shandong Key Laboratory of Energy Carbon Reduction and Resource Utilization, School of Energy and Power Engineering, Shandong University, Jinan, Shandong 250061, China.
活性炭在高温下有效捕获二氧化 (SeO2),将其转化为元素 (Se0). 这项研究结合了实验和密度函数理论 (DFT),以阐明捕获机制并优化的去除.
科学领域:
- 环境化学环境化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算化学计算化学
背景情况:
- 二氧化 (SeO2) 是一种有毒的环境污染物.
- 活性炭 (AC) 是一个有前途的吸附剂,用于去除污染物.
- 了解捕获机制对于有效的SeO2修复至关重要.
研究的目的:
- 为了研究通过AC捕获SeO2的机制.
- 为了确定除的最佳条件.
- 探索温度和表面化学在捕获过程中的作用.
主要方法:
- 在不同温度下进行实验性吸附研究.
- 用于表面分析的X射线光电子光谱 (XPS).
- 密度函数理论 (DFT) 对吸附能量和机制的计算.
- 热力学和动力学分析.
主要成果:
- 在350°C时,AC实现了7.76mg/g的捕获能力.
- 和的去除能力在50分钟时达到9.93mg/g.
- 在交流面上,SeO2分解并降解为元素 (Se0).
- DFT显示了SeO2在交流表面的强化学吸附 (-89.77到-235.12 kcal/mol).
- 高温促进了SeO2的分解和降解为Se0.0.
结论:
- 活性炭有效地捕获并将SeO2转化为元素.
- 温度在促进SeO2分解和减少方面发挥着至关重要的作用.
- 捕获过程主要是由化学吸附和分解驱动的.
- 气相中的二氧化碳有助于将SeO2减少到Se0.0.
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