Astratto grafico. Credito:Scienze e tecnologie ambientali (2022). DOI:10.1021/acs.est.1c08666
Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Cao Hongbin dell'Institute of Process Engineering (IPE) dell'Accademia cinese delle scienze ha rivelato il meccanismo di reazione catalitica di O3 attivazione e ossigeno singoletto ( 1 O2 ) generazione su nanocarburi difettosi drogati con N.
Questo lavoro è stato pubblicato su Scienze e tecnologie ambientali il 26 maggio.
L'ozonizzazione catalitica è promettente per la purificazione dell'acqua grazie alle sue eccellenti prestazioni nell'abbattimento degli inquinanti, che generalmente si basa sull'efficiente conversione di O3 in specie reattive dell'ossigeno. Tuttavia, il meccanismo di reazione dell'ozonizzazione catalitica rimane poco chiaro.
In questo studio, i ricercatori hanno scelto otto configurazioni rappresentative di nanocarboni difettosi drogati con N (N-DNC) e 10 siti attivi e hanno mappato sistematicamente l'O3 processi di decomposizione su questi siti attivi mediante calcoli della teoria del funzionale della densità (DFT).
Hanno scoperto che O3 potrebbe decomporsi in una specie di ossigeno atomico adsorbito (Oads ) e un 3 O2 sui siti attivi. Gli Oannunci può non solo agire come un iniziatore per la generazione di specie reattive dell'ossigeno, ma anche attaccare direttamente le sostanze organiche su siti parziali.
Sul sito N e sul sito C di N4 V2 sistema (N quadripiridinico con due posti vacanti) e il sito N piridinico al bordo, O3 potrebbe essere attivato in 1 O2 oltre a 3 O2 . Gli N4 V2 si prevede che il sistema abbia la migliore attività tra gli N-DNC studiati, ha affermato il dottor Yu Guangfei dell'IPE.
Inoltre, sulla base dei risultati DFT, i modelli di apprendimento automatico sono stati utilizzati per correlare l'O3 attività di attivazione con le proprietà locali e globali delle superfici del catalizzatore. Tra i diversi modelli, XGBoost ha ottenuto le prestazioni migliori, con il doppio descrittore condensato che è la caratteristica più importante.
"Questo contributo non solo fornisce approfondimenti sul meccanismo molecolare del processo di ozonizzazione catalitica sugli N-DNC, ma dimostra anche il potere di combinare il calcolo DFT con l'apprendimento automatico per prevedere le prestazioni catalitiche di nuovi materiali", ha affermato il prof. Xie Yongbing di IPE. "Questo approccio può essere esteso alla ricerca e alla progettazione di catalizzatori efficienti per applicazioni ambientali e di altro tipo". + Esplora ulteriormente
