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Journal of the Korean Chemical Society (JKCS)

ISSN 1017-2548(Print)
ISSN 2234-8530(Online)
Volume 62, Number 5
JKCSEZ 62(5)
October 20, 2018 

 
Title
The Availability of Automobile Catalytic Convert of Copper Based on the DFT Calculations of Cu-NO Complexes

Cu-NO 복합체에 대한 DFT 계산에 따른 Cu의 자동차 촉매변환기 적합성
Author
Kwanga Ha, Min Joo Lee*

하광아, 이민주*
Keywords
NO, Cu-NO 복합체, 초미세먼지, 생성 엔탈피, IR 및 라만 스펙트럼 , NO, Cu-NO complexes, Fine dust, Energy stability, IR and Raman spectra
Abstract
화석연료의 사용과 그 2차오염으로 인해 매년 수도권의 초미세먼지(PM2.5)는 점점 증가하는 추세에 있다. 본 연구는 초 미세먼지의 주된 원인물질이라고 알려져 있는 자동차의 매연에서 발생하는 NOx의 제거에 저렴한 Cu 촉매의 이용 가능성에 초 점을 두었다. 이를 위하여 일산화질소(NO) 분자가 Cu에 결합하여 형성할 수 있는 Cu-NO 복합체의 가능한 3가지 구조에서의 에 너지와 결합길이, IR 및 라만 스펙트럼의 변화를 알아보기 위하여 Gaussian 09 프로그램에서 MPW1PW91 법을 이용하여 기저 함수 6-311(+)G(d,p) 수준에서 계산을 수행하였다. 그 결과, Cu-NO 복합체의 생성 엔탈피는 선형, 굽은형, 다리형 구조에 대하여 각각 ΔH = 104.89, 91.98, -127.48 kJ/mol의 값을 얻었고, NO 결합길이는 복합체가 되었을 때 약 0.03~0.10 Å 정도 NO 분자보다 길어지는 경향을 보여 Cu-NO 결합으로부터 O가 보다 쉽게 환원될 수 있음을 보여준다. 또한 NO와 Cu-NO 복합체의 IR 및 라만 스펙트럼은 각 진동 모드에 대한 피크의 위치와 세기가 확연히 달라져 Cu 촉매에서 Cu-NO 복합체의 생성 여부도 적외선 또는 라만 분광법으로 손쉽게 확인될 수 있음을 알 수 있었다.

The purpose of this study is to show the possibility of using Cu catalyst in removal of NOx from automobile exhaust which is regarded as the primary source of fine dust PM2.5. The energy and the bond lengths of the three possible structures of Cu-NO complex, which is formed by binding NO molecule to Cu, and the changes in IR and Raman spectra are calculated using MPW1PW91 method on the level of 6-311(+)G(d,p) of basis sets with Gaussian 09 program. As a result, the enthalpy of formation of the Cu-NO complexes are obtained as ΔH = 104.89, 91.98, -127.48 kJ/mol for the linear, bent, and bridging forms of them, respectively. And the bond lengths between N and O in NO complexes, which becomes longer than NO molecule, indicates that O is easily reduced from Cu-NO. In addition, the Cu-NO complexes using Cu catalyst can be easily measured by infrared or Raman spectroscopy because in the IR and Raman spectra of the NO and Cu-NO complexes the positon and the intensity of bands are definitely different in each vibration mode.

Page
358 - 363
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