汽车CO尾气净化催化机理的计算研究获新进区域

中国科学院2006年 月8道 汽车尾气净化一直是倍受实验和理论工作者关注的问题。如果可以将有毒性的CO氧化为CO2再排放到空气中去，那将明显降低尾气对环境的污染，达到节能和环保的目的。科学研究发现金－氧化物复合材料具有这样的独特催化性能，并且在室温条件下就可以促进这一反应的进行。同时，实验发现水对这个系统非常重要，有水条件下这类材料的性能要比无水情况下的性能好得多。但是，在整个氧化过程中，氧分子的来源以及水在CO在金－氧化物界面氧化过程中究竟如何起作用，长期以来理论研究未能提供一种合理的解释。

近几年，沈阳材料科学国家(联合)实验室固体原子像研究部的计算材料学小组一直致力于材料界面的研究，在材料界面结构匹配、力学性能和物理性能方面取得了一些成果。在此基础上，研究组与英国贝尔法斯特女王大学(The Queen’s University of Belfast)开展合作，在胡培军教授的指导下，该组刘利民博士首次采用第一原理计算系统地研究了水在这一过程中的作用，以及氧分子在氧化物载体TiO2表面的扩散过程。他们发现实际上氧分子的传递和水的作用两者是相关的。水首先在氧化物载体TiO2表面离解成OH，使原来不能吸附氧分子的TiO2表面可以吸附氧分子，同时氧分子可以在这样的表面非常自由地进行扩散。因此水的关键作用在于把氧化物载体变成为CO氧化过程中连续提供氧分子的“蓄水池”。

该工作得到了国家“97 ”项目和中国科学院留学基金的支持，并已于 月4日在《美国化学学会》杂志(Journal of the American Chemical Society )(影响因子6.90 )络版发表。