Tez Arşivi

Hakkımızda

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Bölümü

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

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 143382 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

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. Keywords: Selective Catalytic Reduction (SCR), NOx Reduction, NH3, Quantum Chemical Calculations, Density Functional Theory (DFT), V205

Summary:

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. Anahtar Kelimeler: Seçici Katalitik İndirgenme (SCR), NOx İndirgenmesi, Quantum Kimyasal Hesaplamalar, Elektron Yoğunluk Teorisi (DFT), V205