中性金-钒-氧团簇氧化一氧化碳研究

本文实验制备了中性AuVO_(2～4)团簇并研究了其与CO和O_2的反应.实验结果表明,团簇AuVO_4和AuVO_3与CO反应主要生成吸附产物,而团簇AuO_2可与O_2反应生成AuVO_4.密度泛函理论计算结果表明,团簇AuVO_4和AuVO_3可在较高温度条件下氧化CO生成CO_2,从而形成催化氧化循环:AuVO_4+CO■AuVO_3+CO_2,AuVO_3+CO■AuVO_2+CO_2,AuVO_2+O_2→AuVO_4.     

铂基团簇Pt_3X(X=Al,Si,Cu)催化水制氢及其水解副产物氧化CO（英文）

本文基于第一性原理研究了利用具有幻数结构特点的Pt_3X(X=Al,Si,Cu)团簇仅通过一步反应就能催化分解水制氢的反应过程.吸附物H_2O@Pt_3X团簇在波长300～760 nm的紫外和可见光范围内有强吸收,表明太阳光可以方便地用于Pt_3X的催化水解制氢的反应.此外,水解后滞留在团簇上的O原子可在反应活化能为0.34～0.58 eV内与CO氧化反应生成CO_2.这个通过氧化消除"毒性"CO的结果表明了反应副产物有能作催化剂的循环再利用能力.本文发现生成的CO_2分子还可以在323 K的温度下脱离Pt_3X小团簇.     

密度泛函理论研究Rh_n(n=2-5)团簇与部分小分子体系的相互作用

采用密度泛函理论系统计算研究了Rh_n(n=2-5)团簇吸附小分子(H_2、O_2、N_2、NO、CO、NO_2、CO_2)体系的基态几何结构和电子结构特性.结果表明:N_2、NO、CO和CO_2在Rhn表面以物理吸附的形式存在,H_2和NO_2在Rhn表面发生化学吸附,O_2在Rhn表面的吸附与Rh团簇所含原子数目的奇偶性密切相关:O_2在含奇数原子铑团簇表面发生化学吸附、在含偶数原子铑团簇表面发生物理吸附;对于各小分子在Rhn表面的物理吸附而言,吸附能强弱顺序为NO(CO≈NO_2≈O_2)(CO_2≈N_2)H_2.     

Au_7团簇吸附O_2和CO及其对CO的催化反应机理研究

本文采用密度泛函理论,研究了Au_7团簇催化CO的氧化反应机理.研究发现,二维平面结构的Au_7团簇更容易吸附CO和O_2分子. Au_7团簇吸附一个O_2分子的吸附能为0.64 eV,但在吸附多个O_2分子时,平均吸附能有了明显的下降,表明Au_7团簇进行多吸附O_2分子的可能性不大. Au_7团簇吸附一个CO分子的吸附能为1.26 eV,且在吸附多个CO分子时,平均吸附能虽有减少,但减小的幅度不大,说明Au_7团簇有可能吸附多个CO分子.此外,在Au_7团簇催化CO的氧化反应过程中,整个反应克服的最高势垒仅为0.34 eV,说明Au_7团簇有望成为良好的CO氧化催化剂.     

Au2Ag和AuAg2团簇对CO催化氧化反应的理论研究

本文采用密度泛函理论,对Au₂Ag和AuAg₂团簇催化CO的氧化反应机理进行了系统的研究.对CO+O₂→CO₂+O和CO+O→CO₂两个氧化反应,文中分别讨论了ER反应机理和LH反应机理,结果发现在CO+O₂反应中倾向于LH反应机理,而在CO+O反应中则倾向于ER反应机理.此外,在完整的CO氧化反应中,Au₂Ag团簇两个催化氧化反应过程中的势垒都很低,说明其有望成为良好的CO氧化催化剂.     

铂基团簇Pt3X(X=Al，Si，Cu)催化水制氢及其水解副产物氧化CO

本文基于第一性原理研究了利用具有幻数结构特点的Pt₃X(X=Al,Si,Cu)团簇仅通过一步反应就能催化分解水制氢的反应过程. 吸附物H₂O@Pt₃X团簇在波长300∽760 nm的紫外和可见光范围内有强吸收,表明太阳光可以方便地用于Pt₃X的催化水解制氢的反应. 此外,水解后滞留在团簇上的O原子可在反应活化能为0.34∽0.58 eV内与CO氧化反应生成CO₂. 这个通过氧化消除“毒性”CO的结果表明了反应副产物有能作催化剂的循环再利用能力. 本文发现生成的CO₂分子还可以在323 K的温度下脱离Pt₃X小团簇.     

激光溅射Cu等离子体与气相CH3CN团簇的反应

用激光溅射 -分子束技术研究了Cu等离子体与乙腈团簇的气相反应 .观察到Cu+ (CH3 CN) n、CH2 CN+ (CH3 CN) n、H+ (CH3 CN) n 和CH3 CHCN+ (CH3 CN) n 四个种类的团簇离子 .考察了等离子体作用于脉冲分子束的不同位置 ,对团簇产物的种类和尺寸大小的影响 .实验结果表明 ,Cu+ (CH3 CN) n 是由Cu+ 与乙腈团簇直接缔合而成 ,CH2 CN+ (CH3 CN) n、H+ (CH3 CN) n 主要是激光等离子体中的电子与乙腈团簇碰撞电离产生的 ,而CH3 CHCN+ (CH3 CN) n 是由乙腈团簇离子内的离子 分子反应生成的 .     

特定位点上CO_2与(TiO_2)_n团簇相互作用的第一性原理研究（英文）

本文基于密度泛函理论系统地研究了(TiO_2)_n团簇上二氧化碳(CO_2)的吸附和活化性质.计算结果表明,CO_2更倾向于吸附在(TiO_2)_n团簇的桥氧原子上,形成"化学吸附"碳酸盐络合物.而CO更倾向于吸附到末端Ti-O的Ti原子上.发现计算得到的碳酸盐振动频率值与实验获得的结果非常吻合,这表明配合物中CO_2的几何构型与其线性型相比,有微小的弯转.通过对电子结构、电荷密度、电离势、HOMO-LUMO以及态密度的分析,证实了CO_2与团簇之间的电荷转移以及相互作用.从预测的能量分布图来看,(TiO_2)_n团簇上的CO_2活化与结构密切有关,相比于块体的TiO_2,CO_2在团簇结构上更易于吸附和活化.     

Pt_(10)团簇催化肉桂醛选择性加氢反应机理的研究

本文以Pt_(10)团簇作为催化剂模型,采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在6-31+G(d)(Pt采用贗势基组Lanl2dz)基组水平上,探讨了Pt_(10)团簇催化肉桂醛选择性加氢反应的微观反应历程.研究结果表明,Pt_(10)团簇催化肉桂醛选择性加氢反应可生成3种不同的产物,分别是3-苯基丙醛(P1)、3-苯基丙烯醇(P2)和肉桂醇(P3),每种产物分别通过两条不同的反应通道而得到.Pt_(10)团簇催化有利于肉桂醛分子中C=O键活化加氢.这点与实验结果一致.     

Y_n(n=2-8)团簇吸附CO_2的密度泛函理论研究

运用密度泛函理论,研究了CO_2在Y_n(n=2-8)团簇表面的吸附结构和电子性质.结果表明:CO2吸附于Y_n(n=2-8)团簇表面时,线型的分子结构畸变为三角形构型.Y_nCO_2表现出了较大的吸附能(大于3eV).吸附使体系的能隙表现出了奇偶振荡效应.吸附后,C-O键伸长,C原子由电子施体变为受体,O原子所带电子数也显著增加.在所有尺寸中,Y_4CO_2、Y_6CO_2稳定性最好.     

团簇Aun+1-1、AunCr-1 (n=1-10)吸附CO的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论对CO在阴离子团簇Aun+1-1、AunCr-1(n=1-10))表面的吸附做了系统研究.结果表明,团簇Aun+1CO-1、AunCrCO-1的基态结构是在团簇Aun+1-1、AunCr-1最低能量结构的基础上吸附CO形成; 吸附后的CO键长变长,振动频率减小,表明CO分子被活化;取值相同时,AunCrCO-1的平均结合能高,表明团簇Aun+1CO-1掺杂Cr后稳定性升高.HOMO-LOMO能隙结果表明Aun+1CO-1替代掺杂Cr原子后团簇的化学活性得到了提升,AunCrCO-1、Aun+1CO-1团簇能隙具有奇偶振荡的现象;轨道电荷分析表明CO与团簇相互作用实质是C原子与成键Au原子或Cr原子间转移电荷,CO在与团簇相互作用过程中O原子轨道电荷分布几乎没有发生变化.     

[Co(CO_2)_n]~+团簇的红外解离光谱实验和理论研究（英文）

本文利用红外光解离光谱研究了一价钴阳离子与二氧化碳之间的相互作用.通过密度泛函理论计算得到[Co(CO_2)_n]~+团簇的几何结构,并且模拟了它们的振动光谱与实验数值进行比较.研究结果表明,在[Co(CO_2)_n]~+(n=2～6)团簇中,钴阳离子通过电四极矩静电作用以端点结合的方式与二氧化碳中的氧原子结合在一起.团簇的红外光谱都集中在二氧化碳反对称伸缩的波数附近,并且随着团簇尺寸的变化出现蓝移,最后把[Co(CO_2)_n]~+的红外光解离光谱与稀有气体贴附的[Co(CO_2)_n]~+-Ar的红外光解离光谱进行了比较.     

CuC3H-团簇阴离子与CO反应：H辅助的C-C偶联

本研究利用质谱和密度泛函理论计算研究了CuC₃H^-团簇阴离子与CO的反应. 实验结果指出CO与团簇CuC₃H^-中的C₃H^-部分偶联可生成唯一产物COC₃H^-. 此反应的活性和选择性远高于团簇CuC₃^-与CO的反应. 理论计算结果进一步明确了H辅助的C-C偶联反应.     

Cu+、Ag+、Au+与乙硫醇的气相化学反应

利用激光溅射-分子束的技术,结合反射飞行时间质谱计,研究了Cu+、Ag+、Au+与乙硫醇的气相化学反应.结果显示这三种金属离子与(CH3CH2SH)n反应形成一系列团簇离子M+(CH3CH2SH)n,且团簇离子尺寸不一样.Ag+、Au+与乙硫醇的反应还生成了(CH3CH2SH)+n,由此推测Cu+、Ag+、Au+与乙硫醇团簇的反应存在两种通道,一种通道是生成M+(CH3CH2SH)n,另一种是生成(CH3CH2SH)+n.Cu+、Au+与乙硫醇的反应还生成了M+(H2S)(M=Cu、Au),但是实验中没有观察到Ag+(H2S),理论计算表明Ag+(H2S)很不稳定.另外,分析产物离子M+(CH3CH2SH)n的强度发现,n=1～2之间存在明显的强度突变现象.     

激光溅射Ni等离子体与气相CH3OH团簇的反应

用激光溅射 分子束技术研究了气相中Ni的等离子体与甲醇分子团簇的反应 .观察到Ni+ (CH3 OH) n、NiO+ (CH3 OH) n、H+ (CH3 OH) n、H3 O+ (CH3 OH) n 四个种类的团簇正离子和CH3 O-(CH3 OH) n(n≤ 2 5 )一种团簇负离子 .详细考察了激光烧蚀等离子体作用于脉冲分子束的不同位置时 ,对团簇产物种类和团簇尺寸大小的影响 .发现NiO+ (CH3 OH) n 是由Ni+ (CH3 OH) n 团簇内的脱甲烷反应生成的 ,而H+ (CH3 OH) n、H3 O+ (CH3 OH) n主要是激光等离子体中的电子与甲醇团簇碰撞电离产生的     

YBa_2Cu_3O_7固相生成反应的历程

以碳酸盐,氧化物为原料,生成 YBa_2Cu_3O_7的固相反应历程,在升温过程(750℃→950℃)及等温过程(956℃)中是不同的.在升温过程为反应历程(Ⅰ):BaCO_3+CuO→BaCuO_2+CO_2↑,BaCuO_2+Y_2O_3→Y_2BaCuO_5,Y_2BaCuO_5+3BaCuO_2+2CuO+(1/2)O_2→2YBa_2Cu_3O_7在等温过程,混合存在着两个反应历程,即如上之(Ⅰ)及(Ⅱ):BaCO_3+Y_2O_3→Y_2BaO_4+CO_2↑,Y_2BaO_4+CuO→Y_2BaCuO_5,Y_2BaCuO_5+3BaCuO_2+2CuO+(1/2)Q_2→2YBa_2Cu_3O_7     

Cu~+、Ag~+、Au~+与乙硫醇的气相化学反应

利用激光溅射 分子束的技术 ,结合反射飞行时间质谱计 ,研究了Cu+、Ag+、Au+与乙硫醇的气相化学反应。结果显示这三种金属离子与 (CH3 CH2 SH) n 反应形成一系列团簇离子M+(CH3 CH2 SH) n,且团簇离子尺寸不一样。Ag+、Au+与乙硫醇的反应还生成了 (CH3 CH2 SH) +n ,由此推测Cu+、Ag+、Au+与乙硫醇团簇的反应存在两种通道 ,一种通道是生成M+(CH3 CH2 SH) n,另一种是生成 (CH3 CH2 SH) +n 。Cu+、Au+与乙硫醇的反应还生成了M+(H2 S) (M =Cu、Au) ,但是实验中没有观察到Ag+(H2 S) ,理论计算表明Ag+(H2 S)很不稳定。另外 ,分析产物离子M+(CH3 CH2 SH) n 的强度发现 ,n =1～ 2之间存在明显的强度突变现象     

铜钴团簇催化水煤气变换反应的催化活性

水煤气变换反应在质子膜燃料电池中可以除去CO,同时生成H2,因此应用于水煤气变换反应的催化剂受到了广泛的关注。为了研究团簇中掺杂单个原子对催化剂催化活性和反应机理的影响,我们采用密度泛函理论研究了Cu12Co和Cu13催化水煤气变换反应的催化活性和反应机理,其中我们考虑了三种反应机理,包括氧化还原机理、羧酸机理和甲酸基机理。通过对比研究Cu12Co和Cu13,我们发现掺杂团簇Cu12Co的催化活性比Cu13的催化活性好,而且Cu12Co和Cu13催化水煤气变换反应的最优路径都是羧基机理。在此过程中,Cu12Co和Cu13的基态结构均为Ih构型;Cu12Co和Cu13团簇上吸附H2O分子时都是在顶位上的吸附最强,而吸附CO分子最强的位点分别是顶位和洞位;对于氧化还原机理和甲酸基机理,其决速步都是OH* + * → O* + H*,而羧基机理的决速步分别是COOH* + * → CO2* + H* (Cu12Co)和2H* → H2* + * (Cu13)。本文的研究加深了我们对铜钴团簇催化水煤气变换反应的催化行为的理解。     

CO_2在中性及带负电Be_n~m(n=4,7,10,12,m=0,-1)团簇表面的吸附与解离（英文）

运用密度泛函理论,对中性及带负电的Be_n~mCO_2(n=4,7,10,12,m=0,-1)团簇进行了构型优化,稳定性和电子性质分析.结果表明:CO_2吸附于Ben和Ben-1团簇表面时,C-O键长均有不同程度的伸长.其中Be4CO_2-1,Be12CO_2-1中CO_2分子的一个C-O键自然断裂(伸长量达到了134%和156%),为典型的解离性吸附.Be团簇表现出了较好的吸附CO_2分子的能力,特别是带负电以后,吸附能明显增大(约为3.16 e V--5.965 e V).电子性质分析表明,带负电升高了相应团簇的前线轨道能级,使轨道杂化发生在费米能级处附近,从而增强了CO_2分子与相应团簇的成键能力.     

Au_(38)团簇上小分子H_2O和O_2共同吸附的第一性原理研究

利用密度泛函理论(DFT)计算的方法,对O_2,H_2O单独吸附和共吸附在Au_(38)团簇上的吸附性质进行了结构,能量和电子分析.计算结果表明,O_2倾向于吸附在edge位,H_2O则倾向于吸附在top位.Au(100)表面较之Au(111)表面更有利于O_2,H_2O的吸附,这与实验结果相符合.H_2O和O_2共吸附研究表明,H_2O的存在促进了O_2的吸附.Mulliken和分态密度(PDOS)分析得出:在共吸附中,H_2O将部分电子转移给了O_2,促进了O_2的活化与解离,并生成了类似H_2O_2的中间态,从而为催化氧化反应提供了O活性物种.