于书敏,王岚,齐礼磊,邢盈盈,张淑洁,吕晓静,李晓璐,王军凯.金属修饰Ti2N MXene吸附分解H2S的第一性原理计算[J].分子催化编辑部,2021,35(4):343-352
金属修饰Ti2N MXene吸附分解H2S的第一性原理计算
Adsorption and Decomposition of H2S on Metal-modified Ti2N MXene: A First Principle Calculation
投稿时间:2021-05-30  修订日期:2021-06-28
DOI:10.16084/j.issn1001-3555.2021.04.005
中文关键词:  Ti2NO2 Mxene  金属修饰  H2S  第一性原理计算
英文关键词:Ti2NO2 MXene  metal modification  H2S  first principles calculation
基金项目:河南省科技攻关计划(212102210589),河南理工大学博士基金(B2019-40)
作者单位E-mail
于书敏 河南理工大学 材料科学与工程学院, 河南省深地材料科学与技术重点实验室, 河南 焦作 454003  
王岚 河南理工大学 材料科学与工程学院, 河南省深地材料科学与技术重点实验室, 河南 焦作 454003  
齐礼磊 河南理工大学 材料科学与工程学院, 河南省深地材料科学与技术重点实验室, 河南 焦作 454003  
邢盈盈 河南理工大学 材料科学与工程学院, 河南省深地材料科学与技术重点实验室, 河南 焦作 454003  
张淑洁 河南理工大学 材料科学与工程学院, 河南省深地材料科学与技术重点实验室, 河南 焦作 454003  
吕晓静 河南理工大学 材料科学与工程学院, 河南省深地材料科学与技术重点实验室, 河南 焦作 454003  
李晓璐 河南理工大学 材料科学与工程学院, 河南省深地材料科学与技术重点实验室, 河南 焦作 454003  
王军凯 河南理工大学 材料科学与工程学院, 河南省深地材料科学与技术重点实验室, 河南 焦作 454003 jkwang@hpu.edu.cn 
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中文摘要:
      通过第一性原理计算研究了Ti2NO2 MXene对H2S的吸附、分解行为.Ti2NO2对H2S气体分子的吸附结果表明,两者之间为弱的物理吸附,Ti2NO2无法有效吸附H2S气体.采用过渡金属(Sc、V)修饰Ti2NO2的研究结果表明,Sc和V可以在Ti2NO2表面上稳定存在,不易发生团聚,其最稳定吸附位为N原子上方.进一步研究了Sc、V修饰的Ti2NO2对H2S气体分子的吸附行为,结果表明金属修饰后其吸附H2S的能力明显提高.此外还发现,H2S分子可以在Sc/Ti2NO2和V/Ti2NO2表面直接解离为HS*和H*,而后HS*中的H原子再与H*进一步结合形成H2,S原子则与过渡金属成键.HS*在V/Ti2NO2表面解离的势垒为1.69 eV,低于在Sc/Ti2NO2表面的2.08 eV,表明V/Ti2NO2有望成为吸附、分解H2S气体的理想候选材料.
英文摘要:
      First-principles calculations are used to study the adsorption and decomposition behavior of H2S on Ti2NO2 MXene. The adsorption results of H2S gas molecules on Ti2NO2 show that the adsorption belongs to weak physical adsorption, and the H2S gas can not be adsorbed effectively by Ti2NO2. The results of the modification of Ti2NO2 by transition metals (Sc, V) show that Sc and V can stably anchor on the surface of Ti2NO2 and are not easy to agglomerate, and the most stable adsorption site is the top of N atom. The adsorption behavior of H2S gas molecules on Sc and V modified Ti2NO2 arefurther studied. The results show that the adsorption strength of H2S was significantly improved on the transition-metal modified Ti2NO2. In addition, H2S molecules can be directly dissociated into HS* and H* on the surface of Sc/Ti2NO2 and V/Ti2NO2, and then the H atom in HS* combines with H* to form H2, and the S atom bonds with the transition metal. The dissociation barrier of HS* on the surface of V/Ti2NO2 is 1.69 eV, which is lower than the 2.08 eV on the surface of Sc/Ti2NO2, indicating that V/Ti2NO2 is expected to be an ideal candidate material for H2S gas adsorption and decomposition.
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