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Understanding A-site tuning effect on formaldehyde catalytic oxidation over La-Mn perovskite catalysts

脱氢 催化作用 化学 掺杂剂 吸附 活化能 无机化学 解吸 光化学 钙钛矿(结构) 氧气 甲醛 离解(化学) 催化氧化 物理化学 材料科学 兴奋剂 有机化学 光电子学
作者
Junyan Ding,Jing Liu,Yingju Yang,Liming Zhao,Yingni Yu
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier]
卷期号:422: 126931-126931 被引量:38
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2021.126931
摘要

A combination study of density functional theory (DFT) calculation and microkinetic analysis was carried out to investigate A-site tuning effect on formaldehyde (HCHO) oxidation over La-Mn perovskite catalysts (A = Sr, Ag, and Sn). The oxygen mobility of A-doped LaMnO3 catalysts and reaction mechanism of HCHO oxidation on catalyst surfaces were investigated. The microkinetic simulation was performed to quantitatively determine the activity of catalysts toward the HCHO catalytic oxidation. The results indicated that A-site tuning weakens the binding energy of Mn–O bond of LaMnO3 surface and facilitates the formation of surface oxygen vacancy. The presence of dopants can significantly reduce the activation energy of O2 dissociation, which ascribes to the facilitation of electron transfer between oxygen species and catalyst surfaces. The reaction cycle of HCHO oxidation contains seven steps: HCHO adsorption, HCHO* dehydrogenation, CHO* dehydrogenation, CO2 desorption, H2O desorption, O2 adsorption and oxygen vacancy recovery. The dopants promote HCHO adsorption and reduce the activation energy of HCHO oxidation. Two elementary steps control the overall reaction rate of HCHO oxidation. CHO* dehydrogenation step has the largest degree of rate control value at low temperature and O2 adsorption step controls the whole reaction at high temperature
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