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硫是一种燃料中常见的污染物,在催化过程中通常会导致贵金属催化剂中毒失活。铂族金属是价格昂贵的不可再生资源,在苛刻的化学反应环境中此类催化剂还存在易溶解性、易腐蚀性、易硫中毒、耐久性差等科学难题,所以寻找一种优良的贵金属催化剂替代材料已成为当前研究的热点问题。过渡金属碳化物(TMC)作为催化剂衬底材料,不但与贵金属性能类似而且还具有良好的物理和化学性质。为研究设计具有高活性,高稳定性和高抗硫的代商业催化剂(Pt/C)提供了理论指导。本文使用第一性原理方法和从头算原子的热力学方法(ab initio atomistic thermodynamics method)的热力学数据相结合,从原子层次和电子结构方面对有贵金属Ptx(x=0,1,4和8)负载的α-Mo2C(0001)体系的硫中毒现象进行了系统的研究,探究不同覆盖度的Pt基催化剂的耐硫性机理。Ptx/Mo2C体系是我们重点研究的对象,深入探究不同掺杂浓度的Ptx/Mo2C表面合金的抗S中毒机制。研究的目的是为了找出具有优良抗硫中毒特性的Mo2C基催化剂,为设计出新的抗硫中毒材料提供理论依据。主要研究工作及结果如下:(1)研究了α-Mo2C(0001)表面和Pt/α-Mo2C(0001)表面抗硫中毒特性及其机理。发现干净的Mo2C(0001)表面对含硫物种(S、HS和H2S)吸附很强,吸附能分别为-6.46、-4.15和-1.54 eV),极易使得表面S中毒。Pt的引入可以减弱含硫物种在Mo2C(0001)表面的吸附,当含硫物种在Pt/Mo2C(0001)表面Pt原子周围吸附时吸附能较小,在Pt原子顶位吸附时吸附能最小,远离Pt原子吸附时吸附能增大。因此,Pt的引入对Pt周围催化活性位点避免硫原子中毒起到很好的保护作用,达到抗硫中毒效果。预期提高Pt原子覆盖度,可以进一步降低含硫物种与Mo2C(0001)表面的相互作用,达到更好的抗硫中毒效果。(2)研究了不同Pt覆盖度α-Mo2C(0001)表面的耐硫特性。结果发现在Mo2C(0001)表面Pt团簇倾向于形成二维结构,而不是聚集成簇。干净的Mo2C(0001)表面与硫化物的相互作用非常强烈,极易硫中毒。随着Pt在Mo2C表面覆盖的增加,硫和基地之间的相互作用减弱。抗硫中毒能力的顺序是:Mo2C≈Pt1/Mo2C4/Mo2C8/Mo2C,在Mo2C表面覆盖Pt对基底的抗硫中毒起着积极有效的作用。