α-Fe2O3表面SO2吸附与SO3催化生成的DFT研究：新路径与能垒解析

燃煤电厂排放的三氧化硫(SO3)对环境构成严重威胁，并可能影响电力系统的安全性。针对这一问题，论文《α-Fe2O3表面SO2吸附及SO3催化生成的密度泛函分析》由王永兵等人进行了一项深入研究。该研究利用密度泛函理论(DFT)，对二氧化硫(SO2)在α-铁酸亚铁(α-Fe2O3)表面的吸附行为进行了探讨。研究发现，SO2最稳定的吸附构型是其一个氧原子和硫原子吸附在α-Fe2O3晶体中铁原子上，而硫原子不太可能吸附在晶格氧的位置，这可能影响SO2在催化剂表面的转化效率。 同时，论文揭示了氧气(O2)在α-Fe2O3表面的解离机制，O2倾向于在含有氧空位的晶体表面迅速分解成O原子，这对于理解催化剂活性位点的性质至关重要。研究者通过过渡态搜索方法分析了α-Fe2O3催化SO3生成的过程，采用两种不同的反应机制——L-H机理和E-R机理，计算得到SO3生成的反应能垒分别为231.65 kJ·mol-1和24.82 kJ·mol-1，这表明在催化剂表面的反应速率显著高于气相反应，显示出α-Fe2O3作为SO3生成催化剂的高效性能。 总结来说，这项工作不仅提供了关于SO2在α-Fe2O3表面吸附和转化的新见解，还揭示了α-Fe2O3催化生成SO3过程中关键步骤的微观动力学，为优化燃煤电厂烟气处理技术、减少环境污染和提高能源利用效率提供了理论依据。未来的研究可以在此基础上探索如何进一步提升催化剂的稳定性以及控制反应条件以实现更高效的SO3转化。