石墨炭负载单原子铁催化剂非均相还原NO的微观作用机理：DFT研究

基于密度泛函理论和经典过渡态理论，探究了石墨炭负载单原子Fe催化剂(Fe/G)异相还原NO的微观机理，并对催化剂失活原因进行分析。结果表明，基于E-R机理，NO还原反应依次经历了N₂O形成与释放、N₂形成与释放四个阶段。而基于L-H机理，NO还原反应主要经历了N₂形成与释放两个阶段。在E-R机理作用下，NO分子以N,O-down结构吸附在Fe原子上发生的NO还原反应的控速步骤能垒值仅为15.5 kJ/mol，小于其余路径控速步骤能垒值。由能垒角度分析，Fe原子上残留的活性氧被还原的能垒值高于NO还原生成N₂的能垒值。NO分解后残留在Fe原子表面的活性氧抑制了NO的吸附与还原，Fe原子活性位的缺失导致催化剂的失活，单原子Fe的存在促进了NO还原反应的进行。由动力学角度分析，随着反应温度的升高，NO还原速率较活性氧转移速率提升更为显著。