近年來,表面和界面優(yōu)異的催化特性引起了人們廣泛的關(guān)注。理解表面和界面催化反應(yīng)的機(jī)制,對(duì)設(shè)計(jì)新型催化劑和優(yōu)化現(xiàn)有催化劑的性能至關(guān)重要。本人使用基于密度泛函理論(Density Function Theory,DFT)的第一性原理計(jì)算方法,研究了金屬表面/界面氫氣解離和卟啉類分子內(nèi)環(huán)化的反應(yīng)機(jī)制,設(shè)計(jì)了基于金屬和低維納米材料表面的催化劑模型,并提出對(duì)其催化性質(zhì)進(jìn)行調(diào)制的策略。一、設(shè)計(jì)了一種氫氣分子解離的理論模型—量子“胡桃夾子”。組成量子“胡桃夾子”的兩個(gè)“鉗子”分別是過渡金屬酞菁分子(Transition-metal phthalocyanine,TMPc)和金屬襯底(如Cu(111)或Au(111)),它們分別都不具有氫氣解離催化活性。DFT計(jì)算表明,當(dāng)一個(gè)氫氣分子進(jìn)入兩個(gè)“鉗子”之間的通道時(shí),通過機(jī)械擠壓和量子相互作用,使得氫氣分子分裂成兩個(gè)氫原子。理論計(jì)算發(fā)現(xiàn),Au基底與TMPc分子的組合具有較低的反應(yīng)勢(shì)壘,在室溫下就有很好的催化解離氫氣的活性,而Cu基底與TMPc分子雖然其催化解離氫氣的溫度會(huì)有些微升高,但更加廉價(jià)。超高真空中在Au(111)和酞菁錳分子的組合體系中通入氫氣,觀察...

【文章頁(yè)數(shù)】：96 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖1.12012-2018年全球煉油，合成，聚合物和環(huán)境催化劑市場(chǎng)增長(zhǎng)情況(2)

納米技術(shù)的出現(xiàn)推動(dòng)了催化工藝的發(fā)展。低維納米催化劑界面的新奇性質(zhì)，給催化領(lǐng)域帶來了新的可能。界中，催化是一種普遍存在的重要現(xiàn)象，催化作用幾乎遍及化。在古代文明發(fā)展的歷史中，早已存在許多有關(guān)催化現(xiàn)象的記提出，始于1836年，瑞典化學(xué)家Berzelius首次采用了“催化為催化....

圖1.2良好性能的催化劑需要滿足的條件：催化活性，催化選擇性，催化劑的壽命，以及需要

需要通過裂解石油以獲得短鏈不飽和烴為主要成分的工業(yè)原產(chǎn)品加工以得到高性能的化工產(chǎn)品，在這些催化裂解，催化重化加氫和催化氧化過程中，催化劑都扮演著核心的角色(4)。在域，例如聚烯烴的合成工業(yè)中，催化劑控制烯烴定向聚合，得、密度高、結(jié)晶度高的合成樹脂，廣泛用于農(nóng)業(yè)，機(jī)械，電等方面(....

圖1.3納米催化在化學(xué)工業(yè)中的優(yōu)勢(shì)(15)

在化學(xué)工業(yè)中的優(yōu)勢(shì)(15)。尤其是在環(huán)境和能源等領(lǐng)域，納米要的潛在應(yīng)用�；啾�，因?yàn)樾缕娴募{米效應(yīng)，納米催化不僅在催化催化劑和反應(yīng)物相對(duì)更加安全，經(jīng)濟(jì)效益更高，對(duì)環(huán)。隨著可確定表面精細(xì)結(jié)構(gòu)的高端儀器在催化科學(xué)研催化機(jī)制的深入認(rèn)識(shí)，用表面物理的理論解釋催化反的認(rèn)同。而隨著能“在原子....

圖1.5有機(jī)分子在過渡金屬表面形成低維鏈狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(18)

圖1.5有機(jī)分子在過渡金屬表面形成低維鏈狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(18)無(wú)論是納米團(tuán)簇催化劑，或是新奇的單原子催化劑，其催化活性與催化微觀結(jié)構(gòu)密不可分(28,29)。催化劑的微觀結(jié)構(gòu)，根據(jù)電子態(tài)的不同，強(qiáng)化劑的活性，因此，搜尋具有特殊的表面微觀結(jié)構(gòu)的催化劑，是納米催個(gè)非常重要的課題。

本文編號(hào)：3905631