Quantum chemical simulation of NO reduction by ammonia (SCR reaction) on V2O5 catalyst surface
NO'un amonyak ile V2O5 katalist yüzeyi üzerinde indirgenmesinin kuantum kimyasal simülasyonu
- Tez No: 143382
- Danışmanlar: PROF. DR. IŞIK ÖNAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Seçici Katalitik İndirgenme (SCR), NOx İndirgenmesi, Quantum Kimyasal Hesaplamalar, Elektron Yoğunluk Teorisi (DFT), V205, Selective Catalytic Reduction (SCR), NOx Reduction, NH3, Quantum Chemical Calculations, Density Functional Theory (DFT), V205
- Yıl: 2003
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 158
Özet
NO'nun amonyak ile V205 yüzeyi üzerindeki seçici katalitik indirgenme (SCR) reaksiyonu B3LYP/6-31G** düzeyinde uygulanan elektron yoğunluk teorisi (DFT) hesaplamaları ile simüle edilmiştir. Başlangıç reaksiyonu olarak amonyağın V205 üzerindeki etkileşimi incelenmiştir. Koordinat yürütme hesaplamaları yardımıyla amonyağın bronsted asidik V-OH sitesi üzerine IMH4+ olarak adsorbe olduğu gözlenmiştir. Aktivasyon enerjisine gerek duymayan bu reaksiyon için relatif enerji -23.6kcal/mol olarak hesaplanmıştır. Optimize edilmiş son geometrideki titreşim frekansları deneysel literatüre çok yakın olarak 1421, 1650, 2857 ve 2900 cm"1 bulunmuştur. Bronsted asidik NH3 adsorpsiyonu için -17.1kcal/mol relatif enerjisine sahip bir geçiş durumu da elde edilmiştir. Lewis asidik amonyak adsorpsiyonu için yapılan hesaplamalar sonucunda amonyağın bu site üzerine zorlukla adsorbe olduğu ortaya çıkmıştır. Bu yüzden SCR reaksiyonunu başlatan reaksiyonun daha yüksek ihtimalle amonyağın Bronsted asidik V-OH sitesi üzerindeki adsorpsiyonunun olduğuna karar verilmiştir. SCR'nin ikinci adımı olarak NO'nun önceki adımda yüzeye adsorbe olmuş NH4+ iyonu ile etkileşimi incelenmiştir. Bu etkileşim sonucunda NH2NO'nun 6.4kcal/mol'luk bir enerji farkı ile ortaya çıktığı saptanmıştır. Reaksiyonun geri kalanı için l\IH2NO'nun gaz fazındaki parçalanma reaksiyonu incelenmiştir. Bu reaksiyonun ilk iki adımında hidrojen atomalarından biri oksijen atomuna bağlanarak O-N bağına göre cis yapısından trans yapısına isomerize olmaktadır. Sonraki adımlarda ise diğer hidrojen atomu N-IM bağına göre isomerleşme reaksiyonu geçirerek trans yapısından cis yapısına geçmektedir. Bu reaksiyonlar serisinin son adımında da önceki adımda isomerize olan hidrojen atomu oksijen atomuna bağlanarak N2 ve H20'yu oluşturmaktadır. NH2NO'nun parçalanmasındaki bütün bu reaksiyonların toplam relatif enerjisi literatür ile uyumlu olarak -60.12kcal/mol olarak hesaplanmıştır.
Özet (Çeviri)
The reaction mechanism for the Selective Catalytic Reduction (SCR) of NO by NH3 on V205 surface was simulated by means of density functional theory (DFT) calculations performed at B3LYP/6-31G** level. As the initiation reaction, ammonia activation on V205 was investigated. Coordinate driving calculations showed that ammonia is adsorbed on Bronsted acidic V-OH site as NH4+ species by a nonactivated process with a relative energy of -23.6kcal/mol. Vibration frequencies were calculated as 1421, 1650, 2857 and 2900cm"1 for the optimized geometry, in agreement with the experimental literature. Transition state with a relative energy of -17.1kcaI/mol was also obtained. At the end of the Lewis acidic ammonia interaction calculations, it was observed that ammonia is hardly adsorbed on the surface. Therefore, it is concluded that the SCR reaction is initiated more favorably by the Br0nsted acidic ammonia adsorption. As the second step of the SCR reaction, NO interaction with the preadsorbed NH4+ species was investigated. Accordingly, NO interaction results in the formation of gas phase NH2NO molecule with a relative energy difference of 6.4kcal/mol. For the rest of the reaction sequence, gas phase decomposition of NH2NO was considered. Firstly, one of the hydrogen atoms of NH2NO migrates to oxygen. It then isomerizes in the second step. After that, the reaction proceeds with the isomerization of the other hydrogen. Finally, a second hydrogen atom migration to the oxygen leads to the formation of N2 and H20. Total relative energy for this reaction series was obtained as -60.12kcal/mol, in agreement with the literature.
Benzer Tezler
- Quantum chemical simulation of nitric oxide reduction by ammonia (SCR reaction) on V2O5/TiO2 catalyst surface
Nitrik oksitin amonyak ile V2O5/TiO2 katalizör yüzeyi üzerinde seçici katalitik indirgenmesi reaksiyonunun kuantum kimyasal simülasyonu
SEZEN SOYER
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IŞIK ÖNAL
- Multiscale modeling and study on the exfoliation and electronic properties of functionalized graphene analogs
Fonksiyonlaştırılmış grafen analoglarının yapraklanması ve elektronik özellikleri üzerine çok ölçekli modelleme
BERKAY SÜTAY
Doktora
İngilizce
2016
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiFizikokimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MİNE YURTSEVER
- Molecular modelling of GABA-AT reactivity: From small representative models to the full protein, from molecular mechanics to quantum chemistry, from static to dynamics
GABA-AT reaktivitesinin moleküler modellemesi: Küçük temsili modellerden tüm proteine, moleküler mekanikten kuantum kimyasına, statikten dinamiğe
HATİCE GÖKCAN
Doktora
İngilizce
2016
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FETHİYE AYLİN SUNGUR
PROF. DR. GERALD MONARD
- Quantum mechanical investigation of CO oxidation conducted on automotive exhaust emission catalysts containing La and Pd/La on ceria-zirconia
La ve Pd/la içeren seryum-zirkonyum oksit otomotiv katalizörleri üzerinde CO oksidasyonunun kuantum mekaniksel çalışması
YASEMİN KAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IŞIK ÖNAL
- Computational quantum chemical study of oxidative dehydrogenation of propone to propylene
Propanın oksidotif dehidrojenosyon tepkimesi ile propilene dönüşümünün kuantum kimyasal hesap çalışmaları
NAZLI UZMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2000
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IŞIK ÖNAL