γ-Fe_(2)O_(3)表面HCl对汞的吸附和氧化机理研究

摘要

本研究采用密度泛函理论(DFT)研究了在γ-Fe_(2)O_(3)表面HCl对Hg^(0)的吸附和催化氧化的作用机制。构建了Hg^(0)、HCl、HgCl和HgCl_(2)在γ-Fe_(2)O_(3)(001)表面的吸附模型,分析了HCl对γ-Fe_(2)O_(3)表面催化氧化Hg^(0)的作用机理,并通过反应路径的能量分布测定,研究了γ-Fe_(2)O_(3)表面Hg^(0)的氧化过程。结果表明,Hg^(0)倾向于化学吸附在γ-Fe_(2)O_(3)(001)表面Fe_(oct)位。HCl在催化剂表面进行解离吸附,形成吸附态Cl和羟基,从而促进Hg^(0)的吸附。HgCl以分子形式化学吸附在γ-Fe_(2)O_(3)(001)上,并作为Hg^(0)氧化过程的中间体。HgCl_(2)倾向在γ-Fe_(2)O_(3)表面上的平行吸附。同时,HCl在γ-Fe_(2)O_(3)(001)上氧化Hg^(0)遵循L-H机理,即化学吸附的Hg^(0)与解离吸附的HCl反应,且HCl对Hg^(0)的非均相氧化通过两步反应途径进行,即Hg^(0)(ads)→HgCl(ads)→HgCl_(2)(ads)。