Pt-TiO2,Pt-Ti2O3与Pt-TiO共溅射薄膜模型催化剂上的金属-担体间相互作用II.电子能谱考察

用XPS与AES(包括深度剖面分析,简称Profile)等电子能谱技术,考察了共溅射方法制备的Pt-TiO_2,Pt-Ti_2O_3和Pt-TiO薄膜模型催化剂在不同温度下氢处理引起的金属-担体相互作用。共溅射薄膜能很好地模拟金属-担体界面层状况。三种样品表现出类似的倾向:在高温氢处理后,CO的吸附被显著抑制,表现出SMSI的特征;同时由XPS检测到表面Pt/Ti原子比明显增大,并伴随有比较稳定的低价钛(Ti~(3+),Ti~(2+))物种生成。这是部分还原的TiO_x扩散进入Pt晶格并与Pt键合成类金属间化合物的结果。还对SMSI的机理进行了讨论。     

Ti对Pt-Ti/Al2O3催化剂反应性能的影响II.环己烷脱氢反应

考察了300℃和500℃温度下还原的Pt/Al_2O_3和含有不同Ti量的Pt-Ti/Al_2O_3催化剂的环己烷脱氢反应性能。300℃还原时,Pt/Al_2O_3的环己烷脱氢活性随着Ti量的增加而增加,这可能是因为300℃还原时,Ti~(4+)不能被H_2还原,它具有吸引Pt的外层电子的能力。因此使Pt的脱氢活性增强。500℃还原时,Ti~(4+)被部分还原成Ti~(<4+)或Ti~0,它们都具有给电子的能力,邻近的Pt原子接受此电子后使其缺电子的程度减弱,从而使其活性变低,但因为Ti~(4+)部分地抵消了Ti~(<4+)和Ti~0减弱Pt活性的作用,所以Pt-Ti/Al_2O_3中含Ti量即使多达5.0％(重)。其环己烷脱氢活性仍比单组分Pt/Al_2O_3的高。     

NO在Mn_2O_3(110)表面吸附的密度泛函理论研究

基于第一性原理密度泛函计算方法研究了NO在Mn_2O_3(110)面的吸附行为,计算了Mn_2O_3(110)面吸附NO和O_2的吸附构型的结构参数、吸附能和电子结构.结果表明,在Mn_2O_3(110)表面上,NO倾向于吸附在Mn top位,吸附前后的结构总能变化在-0.61~-1.29 eV之间,NO吸附后Mn吸附位周围的配位结构发生变化,使得Mn的电子向NO转移.进一步研究了吸附O_2后的Mn_2O_3表面再进一步吸附NO的行为,发现了ONOO*结构的形成.NO和O_2在表面共吸附形成ONOO*结构时的吸附能(-1.23和-1.39 eV)高于单纯吸附NO时的吸附能,此时Mn的电子向ONOO*结构转移,NO和O_2投影态密度的电子峰广泛交叠,说明成键原子之间有强共价键作用.     

CO在Al_2O_3负载的Ni表面上吸附成键及活化解离的量子化学研究

本文采用自旋极化的SCC—DV—X_α方法研究了Ni/Al_2O_3体系和CO在该体系上的吸附(CO/Ni/Al_2O_3),研究表明,Ni负载于Al_2O_3后,Al_2O_3与Ni之间存在着较强的电子效应;Al_2O_3对Ni的催化活性的调变作用主要是通过与Ni相联的O来完成的;CO吸附于Ni/Al_2O_3体系时,σ轨道转移电荷,使CO活化,但对CO的活化主要是靠金属的反馈作用实现的;△(1π—40)和△(5σ—4σ)更能体现CO在Ni/Al_2O_3体系上吸附的强弱,CO在Ni/Al_2O_3上的吸附比在Ni金属簇上要弱一些,故催化活性更好.     

CO在Ni表面甲烷化反应的CNDO/2研究

本文用CNDO/2方法,选择Ni_5、Ni_6原子簇模拟Ni(100)的三个典型位置,对CO的吸附情况和CO在Ni表面解离为活性碳原子的方式进行了研究,进而探讨了甲烷化反应的机理。     

担载Ni2（C5H5）2（CO）2催化剂的EXAFS表征

以Ni_2Cp_2(CO)_2(Cp=C_5H_5)为催化剂母体化合物,γ-Al_2O_3,SiO_2为担体制备了担载型镍催化剂,对母体化合物及热分解处理前后的催化剂样品在同步辐射装置上进行了外延X-光精细结构(Extended X-ray Absorpdon Fine Structure)测定,以先进的球面波理论对实验结果进行拟合,标样拟合结果与文献XRD完全一致。催化剂的EXAFS表征结果表明,母体化合物与氧化物担体表面发生了较强的化学作用,镍组分具有较高的分散度,镍在氧化硅表面存在Ni[(O)_8]_n,Ni—Ni两种配位,而在氧化铝表面几乎只存在Ni[(O)s)_n配位,催化剂上Ni—Ni键长比母体化合物Ni—Ni键长增加0.01nm左右,Ni—Ni键的伸长及其配位状态可能对其催化行为有重要影响。     

CO在Pt低指数面上吸附行为的理论研究

用密度泛函理论(DFT)中的广义梯度近似(GGA)方法对CO-Pt低指数面吸附体系进行了结构优化, 并对吸附体系的吸附热、C—O键和C—Pt键的键长、布居数分析、电子态密度进行了研究. 计算结果表明, 在0.25 ML(monolayer)的覆盖率下, CO最容易在Pt(100)晶面的桥位、Pt(110)晶面的短桥位、Pt(111)晶面的hcp三重位吸附, 吸附热分别达到了2.11、2.37、1.96 eV; CO在吸附成键过程中伴有电子在CO分子和Pt之间的转移. 吸附后, C—O键被削弱, 键长变长, 金属内部的作用亦被削弱, 其表层Pt 原子的布居数明显降低; 态密度分析表明, CO在吸附过程中, 其4σ、1π、5σ、2π轨道均参与成键.     

Roussin红盐和Roussin黑盐的电子结构

Roussin黑盐簇阴离子及其"元件化合物"Roussin红盐簇阴离子,是固氮酶活性中心福州模型I(网兜状原子簇模型)的模型物.本文用闭壳层CNDO/2(S,D方案)法计算了它们的电子结构.根据计算所得的Mulliken重叠集居,电荷密度,分子轨道能量和轨道特征等数据,对成键性质进行了分析,得出如下主要结论:两种簇阴离子骨架电子的非定域性都比较强,桥硫原子Sb在由红盐形成黑盐的电子转移过程中起施主作用,两种簇阴离子中都存在M-M键,强度与M-Sb键相近,其主要贡献都来源于金属的s,pz,dz2轨道与硫原子的s,pz轨道之间的σ作用,金属d轨道的π作用对整个骨架的成键贡献很小.     

通过g-C_3N_4担载MNi_(12)(Fe,Co,Cu,Zn)纳米团簇调节甲烷化反应性能（英文）

新型二维材料g-C_3N_4由于其独特的电子结构和优异的化学性能受到了极大关注。根据金属载体间的相互作用以及合金的协同效应,本文应用密度泛函理论,对核壳结构MNi_(12)(Fe, Co, Cu, Zn)纳米团簇与载体g-C_3N_4的相互作用进行研究,并通过其对CO的吸附能研究新型催化剂的反应性能。结果表明d层电子越少的"核"原子与"壳"原子Ni的相互作用更强;当MNi_(12)负载在g-C_3N_4上时,-9.40 eV到-8.39 eV之间的结合能说明MNi_(12)可以很好的稳定在g-C_3N_4上;最后,通过MNi_(12)以及MNi_(12)/g-C_3N_4对CO的吸附行为发现,g-C_3N_4的引入导致CO的吸附能和C―O键长减小。根据电荷分析以及静电势(ESP)分析,发现其原因是因为g-C_3N_4担载以后,CO从MNi_(12)获得的电子数更少。通过本次理论计算,可以得出结论:g-C_3N_4担载MNi_(12)(Fe, Co, Cu, Zn)的新型催化剂不仅可以呈现高稳定性,还可以调变反应性能。     

Ni2Fe2P团簇结构及电子性质的DFT研究

利用DFT(密度泛函理论)方法对原子簇模型Ni2Fe2P的二十余种可能构型分别在二、四重态下进行优化计算，分析比较了优化结果的能量、成键及电荷分布情况。结果表明：原子簇Ni2Fe2P二重态比四重态稳定，二重态时以变形的四方锥构型最稳定，四重态时以变形的三角双锥构型最稳定；无论是二重态，还是四重态，Fe-P间的成键能力均要强于其它键；随着P原子周围成键金属原子的增加．P原子所带正电荷逐渐增加。     

CO在铜基催化剂上活化及助催剂作用本质的量子化学研究

提出了CO在助促和非助促的铜基催化剂上吸附活化的两种活性中心原子族模型Cu_5和Cu_4M~(n+)O。应用电荷自洽离散变分X_a近似计算方法对CO在这两种模型上活化本质,并对过渡金属助催剂离子M~(n+)(从ⅣA—ⅧA族中各选一个V~(3+),Ti~(3+),Fe~(3+),Mn~(2+),Mo~(4+))与合成甲醇铜基催化剂上金属铜原子相互作用的本质及其对CO活化的效应进行量子化学研究。计算表明CO是以碳端吸附在活性中心模型Cu_4M~(n+)O中的Cu(1)原子上,并向助催剂M~(n+)离子倾斜45°。从吸附态CO—Cu_5和CO—Cu_4M~(n+)O的原子簇轨道,态密度以及C—O间重选集居数的计算结果指出,CO分子受到活化。助催剂与催化剂中铜原子间相互作用影响了铜原子的价态,改变体系E_f能级,改善了前线轨道HOMO与CO 2π~*轨道的匹配,从而增加d电子的反馈,降低CO间的重选集居数,促进了CO的活化。     

CO与Pt原子簇的轨道相互作用和CO的活化问题

本文用EHMO方法对CO在Pt原子簇上的化学吸附进行了量子化学计算。从群轨道系数和能量相关关系,考察了轨道相互作用。由于考虑了对称性,参数选择、近似问题不会影响得到的主要结果。计算表明,CO在Pt原子簇上吸附时,主要与Pt的s及p电子键合,而CO的活化过程则通过金属中的d电子进行。Blyholder的关于CO金属键合的简单分子轨道描述似有进一步补充和刻画的必要。     

PdCO(OH)-体系中OH-助催化性能的成键能研究

本文使用相对论赝势从头计算方法和成键能判据[1 ] 研究了模型化合物 Pd CO(OH) -的电子结构 ,讨论了 OH-的助催化作用。得出 OH-对 Pd CO的助催化作用既可以通过其与金属 Pd形成化学键 (通过金属 )来实现 ,也可以通过空间电荷静电作用 (通过空间 )来实现。由分子轨道成键能分析指出 CO分子的强成键占据分子轨道 3σ和 1π的削弱是活化 CO的关键。     

Cl2和O2在TiC(100)表面共吸附行为的密度泛函理论分析

基于密度泛函理论的第一性原理从头计算方法,建立了Cl₂和O₂在TiC(100)表面的共吸附模型.通过分析吸附能、电荷密度和偏态密度(PDOS)等参数,研究了Cl₂和O₂在TiC(100)表面的反应机理,发现解离后的Cl原子和O原子与TiC(100)表面的原子均成键,从而破坏了Ti—C键.Cl₂分子在吸附过程中充当电子的受体,得到与之成键的Ti原子贡献的电子,O₂分子在吸附过程中也充当电子的受体,得到C原子贡献的电子.TiC(100)表面在吸附分子后,Ti—C成键轨道上电子占据数变少,反键轨道上电子占据数增多,Ti原子与C原子之间的成键作用减弱.同时,Ti3d与Cl3s,Cl3p发生轨道重叠杂化作用,O2p轨道和C2p轨道存在较强的共振峰,Cl原子和O原子与TiC表面相互作用强烈.     

钴、钌在加氢脱硫催化剂中的助剂作用

以CO, NO, H_2, O_2作为探针分子, 应用红外光谱法和化学吸附法研究了还原态Co-Mo/Al_2O_3, Ru-Mo/Al_2O_3和Ru-Co-Mo/Al_2O_3催化剂中Co, Ru的助剂作用。结果表明, Co担载在Mo/Al_2O_3上, 由于Co与Al_2O_3之间的相互作用减弱, Co中心上吸附CO和NO的能力增强, 改变了Mo中心吸附CO, NO, H_2,O_2的能力, 表现出Co-Mo/Al_2O_3上的Co中心性质显著地不同于Co/Al_2O_3。Ru担载在Mo/Al_2O_3或Co-Mo/Al_2O_3催化剂上, Ru自身的吸附CO, H_2, O_2能力降低, 但促进了MoO_3的还原, 使CO, NO, H_2, O_2在Mo中心上的吸附量增加。可以认为, Ru的作用是活化, 解离氢, 通过溢流氢促进配位不饱和的Mo中心生成。Ru的这种作用比Co明显。     

Ti对Pt-Ti/Al2O3催化剂反应性能的影响I.环戊烷氢解反应

少量Ti对Pt/Al_2O_3所起的作用,总的趋势是随着Ti量的增加使环戊烷氢解反应活性中心的密度减少,活性频率下降,活化能和指前因子增加并互为补偿效应。这可能是因为催化剂还原时生成的Ti~(<4+)或Ti~0对Pt所起的集团效应和电子配位体效应的结果。另外,当催化剂中Ti的含量在0.25—1.0％(重)时,上述各种参数随Ti量而变化的幅度不大,这可能是因为催化剂中未被还原的Ti~(4+)具有增强Pt的活性的作用,因此它部分抵消了Ti~(<4+)或Ti~0所起的减弱Pt的活性的作用。     

Ti~(3+) self-doped TiO_2 photoelectrodes for photoelectrochemical water splitting and photoelectrocatalytic pollutant degradation

To improve the harvesting of visible light and reduce the recombination of photogenerated electrons and holes,Ti~(3+)self-doped Ti O_2 nanoparticles were synthesized and assembled into photoanodes with high visible light photoelectrochemical properties.X-ray diffraction,transmission electron microscopy,X-ray photoelectron spectra,electron resonance spectroscopy and energy dispersive X-ray spectra were used to characterize the structure,crystallinity,morphology and other properties of the obtained nanoparticles.UV–visible diffuse reflectance spectra showed that the Ti~(3+)self-doped Ti O_2 nanoparticles had a strong absorption between 400 and 800 nm.Moreover,when hydrothermal treatment time was prolonged to 22 h,the heterogeneous junction was formed between the anatase and rutile Ti O_2,where the anatase particles exposed highly active {001} facets.Under visible light irradiation,the Ti~(3+)self-doped Ti O_2 electrode exhibited an excellent photoelectrocatalytic degradation of rhodamine B(Rh B) and water splitting performance.Intriguingly,by selecting an appropriate hydrothermal time,the high photoconversion efficiency of 1.16% was achieved.     

担载的C_3H_7CCo_3(CO)_9络合物及其分散型Co催化剂的表面化学

研究了担载C_3H_7CCo_3(CO)_9络合物的脱羰基过程,发现担载于Al_2O_3上的络合物在真空或CO中均出现相当于Co(CO)_4表面络合物的特征羰基吸收带,其强度随温度的升高而增强,相应地相当于原来担载络合物的特征羰基带逐渐变弱,在300℃左右可以完全脱羰基。担载于ZrO_2和ZnO上者易于脱羰基,尤以ZnO为载体者更甚。担载络合物在He中的TPDE-GC谱表明主要以CO形式脱附,并有少量CO_2逸出,在高温下以ZrO_2为载体者出现CH_4。脱羰基样品中钴以Co~(2+)形式存在于载体上。还研究了C0在担载Co催化剂上的吸脱附及其表面反应,讨论了载体对催化剂的吸附和表面加氢反应机理的影响。     

担载于ZrO2上的Co2(CO)6(PBu3)2络合物及其分散型Co催化剂的研究

采用红外光谱、紫外漫反射光谱和程序升温分解技术研究了担载于ZrO_2和Zr(OH)_4上的Co_2(CO)_6(PBu_3)_2络合物在真空和空气中的脱羰基作用、结构变化过程及由此制得的分散型Co催化剂上Co的吸附态。结果表明,该络合物经担载后其羰基主频带均随载体的灼烧温度的增高而向低波数位移。表征Co—Co键电子跃迁和Co→CO电荷转移性质的紫外光谱特征带变化不大。担载络合物于真空加热时,随升温而逐渐脱去羰基,同时部分端羰基转变为桥羰基,完全脱羰基后可变为具有吸附CO能力的分散型Co金属催化剂。吸附的CO以线式存在。当样品暴露于空气时,CO吸附中心被破坏而不再出现吸附的CO振动频带。根据实验结果提出了在ZrO_2和Zr(OH)_4上的络合物的结构模型,并讨论了它们的分解机理,以及CO吸附在脱羰基后的分散型Co催化剂上的红外光谱。     

含强端基配体桥硫簇合物的电子结构与成键

继过去20多年过渡金属原子簇化学的飞速发展,大量含μ_2-S桥的双核或多核过渡金属簇合物相继被合成出来.虽然对含弱端基配体桥硫簇合物的电子结构和成键特征用各种量子化学方法进行了较为广泛的研究,但对含强端基配体桥硫异金属簇合物的电子结构方面的研究尚少.为系统地总结桥硫簇合物的成键规律,本文用MAD—SCC—EHMO法计算了6个端基配体为NO或CO的异金属桥硫簇合物的电子结构,并系统地分析其成键特征。