Effect of metal loadings on NO x and SO 2 adsorption by activated carbon investigated by density functional theory

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作者
Kexin Chen,Bin Chen,Yujie Zeng,Yuxuan Zhang
出处
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics [Royal Society of Chemistry]
卷期号:27 (42): 22710-22724 被引量:1
标识
DOI:10.1039/d5cp02974k
摘要

The study of metal loadings on activated carbon for NOx and SO2 adsorption provides optimization strategies for developing high-performance adsorbents. This work employs density functional theory calculations to systematically investigate the adsorption energy, charge transfer, surface electrostatic potential, and interaction region variations during the single-component adsorption and co-adsorption of NO, NO2, N2O, and SO2 on activated carbon loaded with 14 different metals. The results exhibit a strong regularity, showing that group IA elements (Li, Na, K) and group IB elements (Cu, Ag, Au) promote the initial surface adsorption of NO and NO2 while inhibiting SO2 adsorption, whereas group IIA elements (Be, Mg, Ca) and a group IIB element (Zn) enhance NO2 adsorption but suppress N2O adsorption. Metal atoms, acting as electron donors, can facilitate the co-adsorption of N2O, SO2, and NO by regulating surface electron density. Conversely, the same electron-donating effect can induce electrostatic repulsion, thereby hindering the co-adsorption of NO2 and NO. The distinct electronic properties of each metal result in specific influences on adsorption behavior. Additionally, this study proposes a new approach for predicting superior modified metals based on strong regularity. These findings provide a more comprehensive theoretical foundation for the design of next-generation denitrification and desulfurization technologies.
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