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第三族金属氧化物离子对二氧化碳转化的红外光谱研究
引用本文:杨 冬,苏明智,郑会俊,赵 志,孔祥涛,李 刚,谢 华,张未卿,樊红军,江 凌.第三族金属氧化物离子对二氧化碳转化的红外光谱研究[J].化学物理学报,2020,33(2):160-166.
作者姓名:杨 冬  苏明智  郑会俊  赵 志  孔祥涛  李 刚  谢 华  张未卿  樊红军  江 凌
作者单位:中国科学院大连化学物理研究所,分子反应动力学国家重点实验室,能源材料化学协同创新中心,大连 116023;中国科学院大学,北京 100049,中国科学院大连化学物理研究所,分子反应动力学国家重点实验室,能源材料化学协同创新中心,大连 116023;中国科学院大学,北京 100049,中国科学院大连化学物理研究所,分子反应动力学国家重点实验室,能源材料化学协同创新中心,大连 116023;中国科学院大学,北京 100049,中国科学院大连化学物理研究所,分子反应动力学国家重点实验室,能源材料化学协同创新中心,大连 116023,中国科学院大连化学物理研究所,分子反应动力学国家重点实验室,能源材料化学协同创新中心,大连 116023,中国科学院大连化学物理研究所,分子反应动力学国家重点实验室,能源材料化学协同创新中心,大连 116023,中国科学院大连化学物理研究所,分子反应动力学国家重点实验室,能源材料化学协同创新中心,大连 116023,中国科学院大连化学物理研究所,分子反应动力学国家重点实验室,能源材料化学协同创新中心,大连 116023,中国科学院大连化学物理研究所,分子反应动力学国家重点实验室,能源材料化学协同创新中心,大连 116023,中国科学院大连化学物理研究所,分子反应动力学国家重点实验室,能源材料化学协同创新中心,大连 116023
摘    要:本文利用红外光解离光谱研究了第三族金属氧化物离子对二氧化碳分子的转化机制. 研究表明,对于ScO(CO2)n]+体系,在n≤4时,形成了溶剂化结构;在n=5时,形成了碳酸盐结构,实现了二氧化碳的转化. 对于YO(CO2)n]+体系,需要4个二氧化碳分子就可以实现二氧化碳的转化. 而在YO(CO2)n]+体系中,只发现了溶剂化结构,没有观察到碳酸盐结构. 理论计算表明,YO(CO2)n]+体系拥有最小的溶剂化结构向碳酸盐结构转化能垒,LaO(CO2)n]+体系拥有最大的溶剂化结构向碳酸盐结构转化能垒. 本文从分子水平揭示了不同金属氧化物离子对二氧化碳分子转化的影响规律.

关 键 词:第三族金属氧化物,二氧化碳,转化,红外光解离光谱,量子化学计算
收稿时间:2019/10/6 0:00:00

Infrared Spectroscopy of CO2 Transformation by Group III Metal Monoxide Cations
Dong Yang,Ming-zhi Su,Hui-jun Zheng,Zhi Zhao,Xiang-tao Kong,Gang Li,Hua Xie,Wei-qing Zhang,Hong-jun Fan and Ling Jiang.Infrared Spectroscopy of CO2 Transformation by Group III Metal Monoxide Cations[J].Chinese Journal of Chemical Physics,2020,33(2):160-166.
Authors:Dong Yang  Ming-zhi Su  Hui-jun Zheng  Zhi Zhao  Xiang-tao Kong  Gang Li  Hua Xie  Wei-qing Zhang  Hong-jun Fan and Ling Jiang
Abstract:Infrared photodissociation spectroscopy of mass-selected MO(CO2)n]+ (M=Sc, Y, La) complexes indicates that the conversion from the solvated structure into carbonate one can be achieved by the ScO+ cation at n=5 and by the YO+ cation at n=4, while only the solvated structures are observed for the LaO+ cation. These findings suggest that both the ScO+ and YO+ cations are able to fix CO2 into carbonate. Quantum chemical calculations are performed on MO(CO2)n]+ to identify the structures of the low-lying isomers and to assign the observed spectral features. Theoretical analyses show that the YO(CO2)n]+ complex has the smallest barrier for the conversion from the solvated structure into carbonate one, while LaO(CO2)n]+ exhibits the largest conversion barrier among the three metal oxide cations. The present system affords a model in clarifying the effect of different metals in catalytic CO2 transformation at the molecular level.
Keywords:Infrared spectroscopy  CO2 transformation  Metal monoxide cation
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