甲烷在清洁 Pd(111) 及氧改性的 Pd(111) 表面解离的密度泛函理论研究

 采用广义梯度近似 (GGA) 的密度泛函理论 (DFT) 并结合平板模型, 研究了 CH4 在清洁 Pd(111) 及 O 改性的 Pd(111) 表面发生 C朒 键断裂的反应历程. 优化了裂解过程中反应物、过渡态和产物的几何构型, 获得了反应路径上各物种的吸附能及反应的活化能. 结果表明, CH4 采用一个 H 原子指向表面的构型在 Pd(111) 表面的顶位吸附, CH3 的最稳定的吸附位置为顶位, OH, O 和 H 的最稳定吸附位置均为面心立方. CH4 在清洁 Pd(111) 表面裂解的活化能为 0.97 eV, 低于它在 O 原子改性 (O 没有参与反应) 的 Pd(111) 表面的活化能 1.42 eV, 说明表面氧原子抑制了 CH4 中 C朒 键的断裂. 当亚表面 O 原子和表面 O 原子 (O 参与反应) 共同存在时, C朒 键断裂的活化能为 0.72 eV, 低于只有表层氧存在时的活化能 (1.43 eV), 说明亚表面的 O 原子对 CH4 分子的活化具有促进作用. CH4 在 O 原子改性的 Pd(111) 表面裂解生成 CH3 和 H, 以及生成 CH3 和 OH 的反应活化能分别为 1.42 和 1.43 eV, 说明 CH4 在 O 原子改性的 Pd(111) 表面发生这两种反应的难易程度相当.     

甲酸在Au(997)台阶表面的氧化反应（英文）

金催化是纳米催化的代表性体系之一,但对金催化作用的理解还存在争议,特别是金颗粒尺寸对其催化作用的影响.金颗粒尺寸减小导致的表面结构主要变化之一是表面配位不饱和金原子密度的增加,因此研究金原子配位结构对其催化作用的影响对于理解金催化作用尺寸依赖性具有重要意义.具有不同配位结构的金颗粒表面可以利用金台阶单晶表面来模拟.我们研究组以同时具有Au(111)平台和Au(111)台阶的Au(997)台阶表面为模型表面,发现Au(111)台阶原子在CO氧化、NO氧化和NO分解反应中表现出与Au(111)平台原子不同的催化性能.负载型Au颗粒催化甲酸氧化反应是重要的Au催化反应之一.本文利用程序升温脱附/反应谱(TDS/TPRS)和X射线光电子能谱(XPS)研究了甲酸在清洁的和原子氧覆盖的Au(997)表面的吸附和氧化反应,观察到Au(111)台阶原子和Au(111)平台原子不同的催化甲酸根氧化反应行为.与甲酸根强相互作用的Au(111)台阶原子表现出比与甲酸根弱相互作用的Au(111)平台原子更高的催化甲酸根与原子氧发生氧化反应的反应活化能.在清洁Au(997)表面,甲酸分子发生可逆的分子吸附和脱附.甲酸分子在Au(111)台阶原子的吸附强于在Au(111)平台原子的吸附.TDS结果表明,吸附在Au(111)台阶原子的甲酸分子的脱附温度在190 K,吸附在Au(111)平台原子的甲酸分子的脱附温度在170 K.XPS结果表明,分子吸附甲酸的C 1s和O 1s结合能分别位于289.1和532.8 e V.利用多层NO_2的分解反应在Au(997)表面控制制备具有不同原子氧吸附位和覆盖度的原子氧覆盖Au(997)表面,包括氧原子吸附在(111)台阶位的0.02 ML-O(a)/Au(997)、氧原子同时吸附在(111)台阶位和(111)平台位的0.12 ML-O(a)/Au(997)、氧原子和氧岛吸附在(111)平台位和氧原子吸附在(111)台阶位的0.26 ML-O(a)/Au(997).TPRS和XPS结果表明,甲酸分子在105 K与Au(997)表面原子氧物种反应生成甲酸根和羟基物种,但甲酸根物种的进一步氧化反应依赖于Au原子配位结构和各种表面物种的相对覆盖度.在0.02 ML-O(a)/Au(997)表面暴露0.5 L甲酸时,Au(111)台阶位氧原子完全反应,甲酸过量.表面物种是Au(111)台阶位吸附的甲酸根、羟基和甲酸分子.在加热过程中,甲酸分子与羟基在181 K反应生成甲酸根和气相水分子(HCOOH(a)+OH(a)=H_2O+HCOO(a)),甲酸根在340 K发生歧化反应生成气相HCOOH和CO_2分子(2HCOO(a)=CO_2+HCOOH).在0.12 ML-O(a)/Au(997)和0.26 ML-O(a)/Au(997)表面暴露0.5 L甲酸时,甲酸分子完全反应,原子氧过量.表面物种是Au(111)平台位和Au(111)台阶位吸附的甲酸根、羟基和原子氧.在加热过程中,Au(111)平台位和Au(111)台阶位的甲酸根分别在309和340 K同时发生氧化反应(HCOO(a)+O(a)=H_2O+CO_2)和歧化反应(2HCOO(a)=CO_2+HCOOH)生成气相CO_2,H_2O和HCOOH分子.在0.26 ML-O(a)/Au(997)表面暴露10 L甲酸时,甲酸分子和原子氧均未完全消耗.表面物种是Au(111)平台位和Au(111)台阶位吸附的甲酸根、羟基、甲酸分子和原子氧.在加热过程中,除了上述甲酸根的氧化反应和歧化反应,还发生171 K的甲酸分子与羟基的反应(HCOOH(a)+OH(a)=H_2O+HCOO(a))和216 K的羟基并和反应(OH(a)+OH(a)=H_2O+O(a)).     

碘乙醇在Ni(100)表面的吸附和热分解-碳氢化合物氧化的中间产物：羟乙基和氧金属环

利用热脱附(TPD)实验和X射线光电子能谱(XPS)研究了碘乙醇在Ni(100)表面的吸附和热反应过程. 实验结果表明碘乙醇在100 K时以两种分子的形式吸附在Ni(100)的表面, 即: 以碘原子端吸附在表面或以碘原子端和羟基端同时吸附在表面. 由于两种吸附形式的分子的一致分解和吸附分子的不均匀性, 在140 K引起了较复杂的化学反应, 伴有少量的乙烯和水产生. 碘乙醇在150 K经过C—I键断裂, 有80%碘乙醇生成—O(H)CH2CH2—中间产物, 20%的碘乙醇生成羟乙基中间产物. 羟乙基在160 K的转化过程中包括两个互相竞争的化学反应: 与表面的氢原子进行还原反应生成乙醇, 或失去一个β-H原子生成表面乙烯醇. 另外, 在相同的温度下—O(H)CH2CH2—中间产物经过脱氢反应产生—OCH2CH2—氧金属环. 羟乙基和氧金属环都会发生异构, 分别在210 K和250 K生成乙醛, 这些乙醛一部分从表面脱出, 其余的部分发生分解反应产生氢气、水和一氧化碳. 在实验基础上, 进一步探讨了这种化学过程在催化中的作用和指导意义.     

Au/Pd(111)双金属表面催化噻吩加氢脱硫的反应机理

采用密度泛函理论(DFT)计算了Pd(111)表面含有N(N=1-4)个Au原子数目时的表面形成能,选取最优构型进一步研究了噻吩在Au/Pd(111)双金属表面的吸附模式及加氢脱硫反应过程.结果表明:当Pd(111)表面含有1个Au原子时,其形成能最低.在Au/Pd(111)双金属表面噻吩初始吸附于Pd-Hcp-30°位时,其构型最稳定.在各加氢脱硫过程中,反应总体均放出热量.对于直接脱硫机理,其所需活化能较低,但脱硫产物较难控制;对于间接脱硫机理,反应最有可能按照顺式加氢方式进行,C―S键断裂开环时所需活化能最高,是反应的限速步骤.此外,与单一Au(111)面及Pd(111)面相比,Au/Pd(111)双金属表面限速步骤的反应能垒最低,表明AuPd双金属催化剂比Au、Pd单金属催化剂更有利于噻吩加氢脱硫反应的进行.     

三种Au(111)催化水煤气变换反应机理的比较

采用密度泛函理论对三种水煤气变换反应(WGSR)机理(氧化还原机理、羧基机理、甲酸基的生成机理)在Au(111)面上的反应历程进行详细讨论.通过对表面吸附物种(H2O、CO、OH、O、H、CO2、COOH、HCOO)的吸附行为进行研究,得到最佳活性吸附中心.对三种机理中的14个基元反应的活化能进行分析,得出WGSR在Au(111)上按照羧基机理和氧化还原机理进行的可能性较大,按照甲酸基的生成机理进行的可能性较小.相比较羧基机理和氧化还原机理,反应更有可能按照羧基机理进行,最佳反应途径为H2O-H→OH+CO→COOH+OH→CO2.     

甲酸在Au（997）台阶表面的氧化反应

金催化是纳米催化的代表性体系之一,但对金催化作用的理解还存在争议,特别是金颗粒尺寸对其催化作用的影响.金颗粒尺寸减小导致的表面结构主要变化之一是表面配位不饱和金原子密度的增加,因此研究金原子配位结构对其催化作用的影响对于理解金催化作用尺寸依赖性具有重要意义.具有不同配位结构的金颗粒表面可以利用金台阶单晶表面来模拟.我们研究组以同时具有Au(111)平台和Au(111)台阶的Au(997)台阶表面为模型表面,发现Au(111)台阶原子在CO氧化、NO氧化和NO分解反应中表现出与Au(111)平台原子不同的催化性能.负载型Au颗粒催化甲酸氧化反应是重要的Au催化反应之一.本文利用程序升温脱附/反应谱(TDS/TPRS)和X射线光电子能谱(XPS)研究了甲酸在清洁的和原子氧覆盖的Au(997)表面的吸附和氧化反应,观察到Au(111)台阶原子和Au(111)平台原子不同的催化甲酸根氧化反应行为.与甲酸根强相互作用的Au(111)台阶原子表现出比与甲酸根弱相互作用的Au(111)平台原子更高的催化甲酸根与原子氧发生氧化反应的反应活化能.在清洁Au(997)表面,甲酸分子发生可逆的分子吸附和脱附.甲酸分子在Au(111)台阶原子的吸附强于在Au(111)平台原子的吸附. TDS结果表明,吸附在Au(111)台阶原子的甲酸分子的脱附温度在190 K,吸附在Au(111)平台原子的甲酸分子的
　　脱附温度在170 K. XPS结果表明,分子吸附甲酸的C 1s和O 1s结合能分别位于289.1和532.8 eV.利用多层NO2的分解反应在Au(997)表面控制制备具有不同原子氧吸附位和覆盖度的原子氧覆盖Au(997)表面,包括氧原子吸附在(111)台阶位的0.02 ML-O(a)/Au(997)、氧原子同时吸附在(111)台阶位和(111)平台位的0.12 ML-O(a)/Au(997)、氧原子和氧岛吸附在(111)平台位和氧原子吸附在(111)台阶位的0.26 ML-O(a)/Au(997). TPRS和XPS结果表明,甲酸分子在105 K与Au(997)表面原子氧物种反应生成甲酸根和羟基物种,但甲酸根物种的进一步氧化反应依赖于Au原子配位结构和各种表面物种的相对覆盖度.在0.02 ML-O(a)/Au(997)表面暴露0.5 L甲酸时, Au(111)台阶位氧原子完全反应,甲酸过量.表面物种是Au(111)台阶位吸附的甲酸根、羟基和甲酸分子.在加热过程中,甲酸分子与羟基在181 K反应生成甲酸根和气相水分子(HCOOH(a)+ OH(a)= H2O + HCOO(a)),甲酸根在340 K发生歧化反应生成气相HCOOH和CO2分子(2HCOO(a)= CO2+ HCOOH).在0.12 ML-O(a)/Au(997)和0.26 ML-O(a)/Au(997)表面暴露0.5 L甲酸时,甲酸分子完全反应,原子氧过量.表面物种是Au(111)平台位和Au(111)台阶位吸附的甲酸根、羟基和原子氧.在加热过程中, Au(111)平台位和Au(111)台阶位的甲酸根分别在309和340 K同时发生氧化反应(HCOO(a)+ O(a)= H2O + CO2)和歧化反应(2HCOO(a)= CO2+ HCOOH)生成气相CO2, H2O和HCOOH分子.在0.26 ML-O(a)/Au(997)表面暴露10 L甲酸时,甲酸分子和原子氧均未完全消耗.表面物种是Au(111)平台位和Au(111)台阶位吸附的甲酸根、羟基、甲酸分子和原子氧.在加热过程中,除了上述甲酸根的氧化反应和歧化反应,还发生171 K的甲酸分子与羟基的反应(HCOOH(a)+ OH(a)= H2O + HCOO(a))和216 K的羟基并和反应(OH(a)+ OH(a)= H2O + O(a)).     

碘乙醇在Ni(100)表面的化学热反应

利用热脱附(TPD)实验和X射线光电子能谱(XPS)研究了碘乙醇在Ni(100)表面的吸附和热反应过程. 实验结果表明, 碘乙醇在100 K温度下以两种分子的形式吸附在Ni(100)的表面, 既有碘原子端的吸附也有碘原子端和羟基端同时吸附在表面. 热分解反应发生在140 K, 伴有少量的乙烯和水产生. 碘乙醇在150 K经过C—I键断裂形成−O(H)CH2CH2−和羟乙基两种中间产物. 在160 K温度下−O(H)CH2CH2−脱去氢形成−OCH2CH2−氧金属环. 中间产物经过进一步分解氧化反应分别在210和250 K产生乙醛, 一部分乙醛从表面脱出, 而其余的则分解成氢气、水和CO.     

Au/Pd(111)双金属表面催化噻吩加氢脱硫的反应机理

采用密度泛函理论（DFT）计算了Pd（111）表面含有N（N=1-4）个Au原子数目时的表面形成能,选取最优构型进一步研究了噻吩在Au/Pd（111）双金属表面的吸附模式及加氢脱硫反应过程. 结果表明：当Pd（111）表面含有1个Au原子时,其形成能最低. 在Au/Pd（111）双金属表面噻吩初始吸附于Pd-Hcp-30°位时,其构型最稳定. 在各加氢脱硫过程中,反应总体均放出热量. 对于直接脱硫机理,其所需活化能较低,但脱硫产物较难控制;对于间接脱硫机理,反应最有可能按照顺式加氢方式进行,C―S键断裂开环时所需活化能最高,是反应的限速步骤. 此外,与单一Au（111）面及Pd（111）面相比,Au/Pd（111）双金属表面限速步骤的反应能垒最低,表明AuPd双金属催化剂比Au、Pd单金属催化剂更有利于噻吩加氢脱硫反应的进行.     

甲醛在CeO2(111)表面吸附的密度泛函理论研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论和周期平板模型, 研究了甲醛在以桥氧为端面的CeO2(111)稳定表面上的吸附行为. 通过对不同覆盖度, 不同吸附位的甲醛吸附构型、吸附能及电子态密度的分析发现, 甲醛在CeO2(111)表面存在化学吸附与物理吸附两种情况. 化学吸附结构中甲醛的碳、氧原子分别与表面的氧、铈原子发生相互作用, 形成CH2O2物种; 吸附能随着覆盖度的增加而减小. 与自由甲醛分子相比, 物理吸附的甲醛构型变化不大, 其吸附能较小. 利用CNEB(climbing nudged elastic band)方法计算了甲醛在CeO2(111)表面的初步解离反应活化能(约1.71 eV), 远高于甲醛脱附能垒, 这与甲醛在清洁CeO2(111)表面程序升温脱附实验中产物主要为甲醛的结果相一致.     

苯乙烯在Ag(111)和Ag(110)表面环氧化反应结构敏感性的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)对苯乙烯在Ag(110)表面和Ag(111)表面的环氧化反应进行了计算研究. 经计算, 在Ag(110)表面预吸附氧原子更易吸附在3 重穴位(3h), 吸附能为-3.59 eV; 在Ag(111)表面预吸附氧原子的最稳定吸附位是fcc 位, 吸附能为-3.69 eV. 苯乙烯的环氧化反应过程首先经过一个金属中间体, 然后再进一步反应变为产物, 其中经过直链中间体较支链中间体更加有利. Ag(110)面的反应活化能一般大于Ag(111)面的, 并且微观动力学模拟结果表明, Ag(111)表面生成环氧苯乙烷的选择性要明显高于Ag(110)表面(0.38 与 0.003), 原因是Ag(111)面环氧化反应活化能小于苯乙醛及燃烧中间体的活化能, 而在Ag(110)上正相反.     

Mechanistic study of the electrochemical oxygen reduction reaction on Pt(111) using density functional theory

Density functional theory (DFT) was used to study the electrolyte solution effects on the oxygen reduction reaction (ORR) on Pt(111). To model the acid electrolyte, an H(5)O(2)(+) cluster was used. The vibrational proton oscillation modes for adsorbed H(5)O(2)(+) computed at 1711 and 1010 cm(-1), in addition to OH stretching and H(2)O scissoring modes, agree with experimental vibrational spectra for proton formation on Pt surfaces in ultrahigh vacuum. Using the H(5)O(2)(+) model, protonation of adsorbed species was found to be facile and consistent with the activation barrier of proton transfer in solution. After protonation, OOH dissociates with an activation barrier of 0.22 eV, similar to the barrier for O(2) dissociation. Comparison of the two pathways suggests that O(2) protonation precedes dissociation in the oxygen reduction reaction. Additionally, an OH diffusion step following O protonation inhibits the reaction, which may lead to accumulation of oxygen on the electrode surface.     

氧化铜表面臭氧分解路径及表面氧物种生成机理研究

基于密度泛函理论（DFT）计算研究了O3在完整和具有氧空位的CuO(111)表面吸附的吸附位、吸附结构、吸附能和电子转移情况,比较了O3在完整表面和具有氧空位的表面分解的路径和能垒,分析了氧空位和表面吸附氧的生成机理。结果表明,在完整CuO表面,O3分子通过化学吸附或物理吸附表面结合,吸附能最高为-1.22eV（构型bri(2)）。O3在具有氧空位的CuO表面均为化学吸附,吸附能最高为-2.95eV（构型ovbri(3)）,显著高于完整表面的吸附能。O3吸附后,Cu吸附位的电荷密度减小,O3中的O原子附近的电荷密度显著增强,电荷从CuO表面转移到O3,并形成Cu-O离子键。O3分解后形成了超氧物种,提高了表面的氧化活性。在完整表面,以构型bri(2)为起始构型的路径反应能垒最低,为0.52eV;O2*在完整表面的脱附所需要的最低能量为0.42eV,形成氧空位的O2*脱附能为2.06eV。在具有氧空位的表面,O3分解的反应能垒为0.30eV（构型ovbri(1)）和0.12eV（构型ovbri(3)）,均低于完整表面的反应能垒;分解形成的O2*的最低脱附能也低于完整表面,为0.27eV。可见,氧空位的形成提高了吸附能,降低了反应能垒,使O3分子更容易吸附在CuO表面,并加快了O3的催化分解。     

Photodissociation Dynamics of Methanol and Ethanol at 157 nm

157 nm photodissociation of jet-cooled CH3OH and C2H5OH was studied using the high-n Rydberg atom time-of-flight (TOF) technique. TOF spectra of nascent H atom products were measured. Simulation of these spectra reveals three different atomic H loss processes: one from hydroxyl H elimination, one from methyl (ethyl) H elimination, and one from secondary dissociation of the methoxy (ethoxy) radical. The relative branching ratio indicates secondary dissociation of ethoxy is less important than that of methoxy. The average angular anisotropy parameter of methanol is negative (withβ≈-0.3), indicating the transition dipole moment is perpendicular to the C-O-H plane. The slightly more negative β value of ethanol (with β≈-0.4) implies that ethanol has a longer rotational period. These experimental results indicate that both systems undergo fast internal conversion to the 3s surface after it is excited to the 3px surface, and then dissociate on the 3s surface. The translational energy distribution of the CH3O+H products reveals extensive CH3 rocking or CH3 umbrella excitation in the CH3O radical. However the vibrational structures are not resolved in the C2H5O radical     

Theoretical calculation of the dehydrogenation of ethanol on a Rh/CeO2(111) surface

We applied periodic density-functional theory (DFT) to investigate the dehydrogenation of ethanol on a Rh/CeO2 (111) surface. Ethanol is calculated to have the greatest energy of adsorption when the oxygen atom of the molecule is adsorbed onto a Ce atom in the surface, relative to other surface atoms (Rh or O). Before forming a six-membered ring of an oxametallacyclic compound (Rh-CH2CH2O-Ce(a)), two hydrogen atoms from ethanol are first eliminated; the barriers for dissociation of the O-H and the beta-carbon (CH2-H) hydrogens are calculated to be 12.00 and 28.57 kcal/mol, respectively. The dehydrogenated H atom has the greatest adsorption energy (E(ads) = 101.59 kcal/mol) when it is adsorbed onto an oxygen atom of the surface. The dehydrogenation continues with the loss of two hydrogens from the alpha-carbon, forming an intermediate species Rh-CH2CO-Ce(a), for which the successive barriers are 34.26 and 40.84 kcal/mol. Scission of the C-C bond occurs at this stage with a dissociation barrier Ea = 49.54 kcal/mol, to form Rh-CH(2(a)) + 4H(a) + CO(g). At high temperatures, these adsorbates desorb to yield the final products CH(4(g)), H(2(g)), and CO(g).     

Intriguing roles of reactive intermediates in dissociation chemistry of N-phenylcinnamides

In mass spectrometry of protonated N-phenylcinnamides, the carbonyl oxygen is the thermodynamically most favorable protonation site and the added proton is initially localized on it. Upon collisional activation, the proton transfers from the carbonyl oxygen to the dissociative protonation site at the amide nitrogen atom or the α-carbon atom, leading to the formation of important reactive intermediates. When the amide nitrogen atom is protonated, the amide bond is facile to rupture to form ion/neutral complex 1, [RC(6)H(4)CH[double bond, length as m-dash]CHCO(+)/aniline]. Besides the dissociation of the complex, proton transfer reaction from the α-carbon atom to the nitrogen atom within the complex takes place, leading to the formation of protonated aniline. The presence of electron-withdrawing groups favored the proton transfer reaction, whereas electron-donating groups strongly favored the dissociation (aniline loss). When the proton transfers from the carbonyl oxygen to the α-carbon atom, the cleavage of the C(α)-CONHPh bond results in another ion/neutral complex 2, [PhNHCO(+)/RC(6)H(4)CH[double bond, length as m-dash]CH(2)]. However, in this case, electron-donating groups expedited the proton transfer reaction from the charged to the neutral partner to eliminate phenyl isocyanate. Besides the cleavage of the C(α)-CONHPh bond, intramolecular nucleophilic substitution (a nucleophilic attack of the nitrogen atom at the β-carbon) and stepwise proton transfer reactions (two 1,2-H shifts) also take place when the α-carbon atom is protonated, resulting in the loss of ketene and RC(6)H(5), respectively. In addition, the H/D exchanges between the external deuterium and the amide hydrogen, vinyl hydrogens and the hydrogens of the phenyl rings were discovered by D-labeling experiments. Density functional theory-based (DFT) calculations were performed to shed light on the mechanisms for these reactions.     

On the gas-phase Co(+)-mediated oxidation of ethane by N2O: a mechanistic study

The potential energy surface (PES) corresponding to the Co(+)-mediated oxidation of ethane by N(2)O has been investigated by using density functional theory (DFT). After initial N(2)O reduction by Co(+) to CoO(+), ethane oxidation by the nascent oxide involves C-H activation followed by two possible pathways, i.e., C-O coupling accounting for ethanol, Co(+)-mediated β-H shift giving the energetically favorable product of CoC(2)H(4)(+) + H(2)O, with minor CoOH(2)(+) + C(2)H(4). CoC(2)H(4)(+) could react with another N(2)O to yield (C(2)H(4))Co(+)O, which could subsequently undergo a cyclization mechanism accounting for acetaldehyde and oxirane and/or a direct H-abstraction mechansim for ethenol. Loss of oxirane and ethenol is hampered by respective endothermicity and high kinetics barrier, whereas acetaldehyde elimination is much energetically favorable. CoOH(2)(+) could facilely react with N(2)O to form OCoOH(2)(+), rather than Co(OH)(2)(+) or CoO(+).     

The Surface Chemistry of Water on Fe(100): A Density Functional Theory Study

The formation of water by hydrogenation of atomic oxygen is studied using density functional theory. Atomic oxygen preferentially adsorbs at the four‐fold hollow site, the hydroxyl group prefers the bridge site in a tilted configuration, and water is most stable when adsorbed at the top site with the two O? H bonds parallel to the Fe surface. Water formation by the hydrogenation of oxygen is a highly activated process on the Fe(100) surface, with similar activation energies, in the order of 1.1 eV, for the first and second hydrogen additions. A more favourable route for the addition of the second hydrogen atom involves the disproportionation of hydroxyl groups to form water and adsorbed oxygen. Dissociation of the OH is also likely since the activation energy is similar to that for disproportionation of 0.65 eV. Furthermore, the results show that the dissociation of water on Fe(100) is a non‐activated process: 0.16 eV for the zero‐coverage limit and 0.03 eV when surface oxygen is present. Herein, adsorption energies, structures and vibrational frequencies are presented for several adsorption states at 0.25 ML coverage, as well as the potential energy surface for water formation on Fe(100).     

纳米团簇Au19Pd和Au19Pt催化解离N2O

采用密度泛函理论研究Au-Pd和Au-Pt 纳米团簇催化解离N₂O. 首先根据计算得到Au₁₉Pd和Au₁₉Pt 团簇的最优构型(杂原子均位于团簇的表面). 以Au₁₉Pd催化解离N₂O为例研究催化解离的反应机理. 对此主要考虑两个反应机理, 分别是Eley-Rideal (ER)和Langmuir-Hinshelwood (LH). 第一个机理中N₂O解离的能垒是1.118 eV, 并且放热0.371 eV. N₂分子脱附后, 表面剩余的氧原子沿着ER路径消除需要克服的能垒是1.920eV, 这比反应沿着LH路径的能垒高0.251 eV. 此外根据LH机理, 氧原子在表面的吸附能是-3.203 eV, 而氧原子在表面转移所需的能垒是0.113 eV, 这表明氧原子十分容易在团簇表面转移, 从而促进氧气分子的生成. 因此, LH为最优反应路径. 为了比较Au₁₉Pd和Au₁₉Pt 对N₂O解离的活性, 根据最优的反应路径来研究Au₁₉Pt 催化解离N₂O, 得到作为铂族元素的铂和钯对N₂O的解离有催化活性, 尤其是钯. 同时, 将团簇与文献中的Au-Pd合金相比较, 得到这两种团簇对N₂O 解离有较高的活性, 尤其是Au₁₉Pd团簇. 再者, O₂的脱附不再是影响反应的主要原因, 这可以进一步提高团簇解离N₂O的活性.