Reaction mechanism of selective catalytic reduction of NO with NH3 on Fe3O4 (1 1 1) surface: Experimental and DFT studies

催化作用 选择性催化还原 氮氧化物 化学 脱氢 密度泛函理论 铁质 吸附 催化循环 反应机理 选择性 反应速率 分解 选择性还原 无机化学 光化学 物理化学 计算化学 有机化学 燃烧
作者
Guozhen Qin,Yining Zhang,Jianfeng Zheng,Yifan Li,Xiaojin Han,Zhanggen Huang
出处
期刊:Fuel [Elsevier]
卷期号:349: 128621-128621 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.fuel.2023.128621
摘要

Iron-based catalysts have vast potential for application prospect in selective catalytic reduction of NOx with NH3 (NH3-SCR). These catalysts offer excellent SCR activity at medium and high temperatures, N2 selectivity and environmental performance. Among these catalysts, Fe3O4 catalyst is highly active and significant in the denitration reaction due to the presence of both ferrous and ferric ions. This study utilized density functional theory (DFT) in combination with experimental measurements to investigate the reaction pathway of NH3-SCR on the Fe3O4(1 1 1) surface. The research found that the surface was favorable for the adsorption of NO molecules and followed the NO activation mechanism. Upon activation of NO at the Feoct site, it reacted with NH3 to form NH2NO, This compound then underwent decomposition into N2 and H2O. The presence of O2 on the catalyst facilitated the surface dehydrogenation reaction and completed the SCR cycle reaction. Based on the DFT results, the formation of NH2NO intermediate was the rate-determining step of SCR reaction. The Fe3O4(1 1 1) surface followed the L-H mechanism, which was in line with the experimental results. This study provided novel insights into the SCR reaction process and can be useful in developing new iron-based SCR catalysts.
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