本文選題：團(tuán)簇 + 過渡金屬��； 參考：《物理化學(xué)學(xué)報(bào)》2017年07期

【摘要】：貴金屬納米顆粒具有優(yōu)異的催化活性,是異相催化反應(yīng)中的重要角色。作為一種理想的研究模型,氣相金屬團(tuán)簇被廣泛應(yīng)用于在原子和分子尺度探究催化反應(yīng)的機(jī)理。在本專論中,我們將本課題組近年來關(guān)于氫氣在鎳族金屬團(tuán)簇上的解離吸附進(jìn)行了回顧。首先,我們對(duì)比了不同金屬團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)演化規(guī)律和相對(duì)穩(wěn)定性。隨后,我們系統(tǒng)研究了H_2分子在金屬團(tuán)簇上的解離吸附行為,揭示了不同金屬對(duì)H H鍵的解離能力。為了表征不同金屬團(tuán)簇的催化活性,我們定義了兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù):氫氣的解離吸附能(ΔE_(CE))和H原子的連續(xù)脫附能(ΔE_(DE))。結(jié)果顯示,隨著H覆蓋度的增大,ΔE_(CE)和ΔE_(DE)都呈現(xiàn)顯著的下降。由于在實(shí)際的催化反應(yīng)中,氫氣總是維持在一定的分壓下,這就意味著催化劑金屬應(yīng)該總是處于較高的H覆蓋度下。因此,通過處于H飽和狀態(tài)下的ΔE_(CE)和ΔE_(DE)來評(píng)估金屬團(tuán)簇的催化能力是合理可行的。我們發(fā)現(xiàn),在飽和H吸附狀態(tài)下,每一個(gè)Pt原子可以容納4個(gè)H原子,而每一個(gè)Pd或Ni原子則只能吸附2個(gè)H原子�？紤]到H原子在這些團(tuán)簇上的脫附能力相當(dāng),Pt團(tuán)簇相對(duì)較高的H吸附量將極大提高其在加氫過程中的催化活性。最后,我們系統(tǒng)研究了帶電狀態(tài)對(duì)Pt團(tuán)簇催化性能的影響規(guī)律。結(jié)果顯示,在H覆蓋度較低時(shí),H2分子的解離以及H原子的脫附過程受Pt團(tuán)簇帶電狀態(tài)的影響較大。在飽和H吸附時(shí),由于大量H原子的吸附,電荷的影響被平均化到每個(gè)Pt H鍵上,導(dǎo)致ΔE_(CE)和ΔE_(DE)都收斂到一個(gè)非常小的區(qū)域。此外,當(dāng)團(tuán)簇的尺寸增大時(shí),其所帶的電荷被大量的Pt原子分?jǐn)?每個(gè)Pt原子僅攜帶極少的電荷,使得電荷的影響已經(jīng)可以忽略。
[Abstract]:Noble metal nanoparticles have excellent catalytic activity and play an important role in heterogeneous catalytic reactions. As an ideal research model, gas phase metal clusters are widely used to explore the mechanism of catalytic reaction at atomic and molecular scales. In this monograph, we review the dissociation and adsorption of hydrogen on nickel metal clusters in recent years. First, we compare the structural evolution and relative stability of different metal clusters. Subsequently, we systematically studied the dissociation and adsorption behavior of H _ 2 molecules on metal clusters, and revealed the dissociation ability of different metals to H _ (H) bonds. In order to characterize the catalytic activity of different metal clusters, we have defined two key parameters: hydrogen dissociation adsorption energy (螖 E _ S) and H atom continuous desorption energy (螖 E _ S). The results showed that with the increase of H coverage, both 螖 E _ (C) and 螖 E _ (E _ (DEE) showed a significant decrease. In the actual catalytic reaction, hydrogen is always maintained at a certain partial pressure, which means that the catalyst metal should always be in high H coverage. Therefore, it is reasonable and feasible to evaluate the catalytic capacity of metal clusters by 螖 E _ S _ C and 螖 E _ S _ D _ (DEE) in H saturation state. It is found that each Pt atom can hold 4 H atoms while each PD or Ni atom can only adsorb 2 H atoms in saturated H adsorption state. Considering the desorption ability of H atoms on these clusters, the relatively high H adsorption capacity of Pt clusters will greatly improve their catalytic activity in the hydrogenation process. Finally, we systematically studied the influence of charged state on the catalytic performance of Pt clusters. The results show that the dissociation of H _ 2 and the desorption of H _ 2 atoms are greatly affected by the charged state of Pt clusters at low H coverage. In saturated H adsorption, due to the adsorption of a large number of H atoms, the effect of charge is averaged on each Pt H bond, leading to the convergence of 螖 E _ T _ CEE and 螖 E _ T _ D) to a very small region. In addition, when the size of the cluster increases, its charge is divided by a large number of Pt atoms, each Pt atom carries only a few charges, so the effect of charge can be neglected.
【作者單位】： 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)材料科學(xué)與化學(xué)學(xué)院可持續(xù)能源實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：supported by the National Natural Science Foundation of China(21473164,21203169,21233006) the Fundamental Research Funds for the Central Universities,China University of Geosciences,China Air Products and Chemicals,Inc~~
【分類號(hào)】：O643.38

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本文編號(hào)：1951293