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相似文献
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1.
吕存琴  凌开成  王贵昌 《催化学报》2009,30(12):1269-1275
 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.  相似文献   

2.
采用密度泛函理论和周期性平板模型对氯乙烯在预吸附氧原子的Ag(100)面上选择性环氧化反应进行了模拟计算.结果表明,该反应首先由反应物生成中间体,再由中间体生成产物.由于氯乙烯是一种不对称的分子,所以该反应存在两种可能的途径.比较反应活化能可以发现,在一个反应通道中环氧氯乙烷要比氯乙醛的生成更容易;而在另一反应通道中,...  相似文献   

3.
采用密度泛函理论(DFT)以及广义梯度近似方法(GGA)计算了甲酸根(HCOO)在Cu(110)、Ag(110)和Au(110)表面的吸附. 计算结果表明, 短桥位是最稳定的吸附位置, 计算的几何参数与以前的实验和计算结果吻合. 吸附热顺序为Cu(110)(-116 kJ·mol-1)>Ag(110)(-57 kJ·mol-1)>Au(110)(-27 kJ·mol-1), 与实验上甲酸根的分解温度相一致. 电子态密度分析表明, 吸附热顺序可以用吸附分子与金属d-带之间的Pauli 排斥来关联, 即排斥作用越大, 吸附越弱. 另外还从计算的吸附热数据以及实验上HCOO的分解温度估算了反应CO2+1/2H2→HCOO的活化能, 其大小顺序为Au(110)>Ag(110)>Cu(110).  相似文献   

4.
运用广义梯度近似密度泛函理论方法(GGA-PW91)结合周期平板模型, 研究水分子在二氧化铪(111)和(110)表面不同吸附位置在不同覆盖度下的吸附行为. 通过比较不同吸附位的吸附能和几何构型参数发现:(111)和(110)表面铪原子(top 位)是活性吸附位. 水分子与表面的吸附能值随覆盖度的变化影响较小. 在(111)和(110)表面, 水分子都倾向以氧端与表面铪原子相互作用. 同时也计算了羟基、氧和氢在表面的吸附, Mulliken 电荷布居, 态密度及部分频率. 结果表明, 在两种表面羟基以氧端与表面铪相互作用, 氧原子与表面铪和氧原子同时成键, 而氢原子直接与表面氧原子相互作用形成羟基. 通过过渡态搜索, 水分子在(111)和(110)表面发生解离, 反应能垒分别为9.7和17.3 kJ·mol-1, 且放热为59.9和47.6 kJ·mol-1.  相似文献   

5.
运用HREELS技术对甲醇在预吸附氯的Ag(111)表面上的吸附氧化行为进行了较细致的研究.结果证明Cl对甲醇氧化的影响缘于它在Ag(111)上的吸附所引起的表面结构的改变进而改变表面氧吸附物种,从而使得甲醇氧化的中间产物发生变化.实验结果说明甲醇在Ag(111)和低暴露量氯吸附的Ag(111)表面上的氧化行为是相似的,检测到了中间产物Ⅰ和Ⅲ;在高暴露量氯吸附的Ag(111)上甲醇氧化时则产生中间产物Ⅰ、Ⅳ和甲醛物种.对上述不同的甲醇氧化行为作了分析,并指出了以前人们在考察甲醇氧化机理时只考虑原子氧作用的片面性.  相似文献   

6.
采用密度泛函理论研究了吸附有O原子的Au(111)表面上乙醇选择性氧化的反应机理.反应结果表明,除O原子和中间产物二齿醋酸根(CH3CHOO)外,其他中间产物在Au(111)表面扩散能垒均较低,不会对反应速控步骤的确定造成影响.乙醇羟基氧化脱氢为反应的第一步骤,当氧化剂为吸附态的O原子或者为OH基时,反应活化能分别为0.20和0.17eV.氧化产物乙氧基(CH3CH2O)进一步氧化脱氢生成乙醛则需要表面吸附的O原子或另一表面吸附的OH基的参与,所需活化能为0.29或0.27eV.同时,乙醛易与表面吸附的乙氧基反应生成乙氧基半缩醛(CH3CHOOC2H5),其可进一步与O原子作用,脱氢形成乙酸乙酯.此外,在乙醛深度氧化成酸的过程中需要克服较高的反应能垒,因而在表面反应温度较低时无法进行,这与实验结果相符.  相似文献   

7.
甲醛在CeO2(111)表面吸附的密度泛函理论研究   总被引:4,自引:1,他引:3  
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.  相似文献   

8.
CO在CeO2(111)表面的吸附与氧化   总被引:2,自引:0,他引:2  
采用密度泛函理论计算了CO在CeO2(111)表面的吸附与氧化反应行为. 结果表明, O2在洁净的CeO2(111)表面为弱物理吸附, 而在氧空位表面是强化学吸附, 且O2分子活化程度较大, O—O键长为0.143 nm. CO在CeO2(111)表面吸附行为的研究表明, CO在洁净表面及氧空位表面上为物理吸附, 吸附能均小于0.42 eV; 当表面氧空位吸附O2后, CO可吸附生成二齿碳酸盐中间体或直接生成CO2, 与原位红外光谱结果相一致. 表面碳酸盐物种脱附生成CO2的能垒仅为0.28 eV. 计算结果表明, 当CeO2表面存在氧空位时, Hubbard参数U对CO吸附能有一定的影响. CeO2载体在氧化反应中可能的催化作用为, 在氧气氛下, CeO2表面氧空位吸附O2分子, 形成活性氧物种, 参与CO催化氧化反应.  相似文献   

9.
以氧化镧催化剂在甲烷氧化偶联(OCM)反应中的结构敏感性实验研究为基础, 采用周期性密度泛函理论(DFT)计算研究氧化镧(001), (110)和(100)3个晶面及OCM反应物分子甲烷和氧在其上的吸附、 活化和解离. 结果表明, 氧化镧(001), (110)和(100)3个晶面的表面能大小顺序为(110)>(100)>(001), 3个晶面的价带和导带间隙大小顺序为(110)<(100)<(001), 即(001)是3个晶面中最稳定的晶面, 而(110)则是最活泼的晶面. 甲烷分子在氧化镧(001), (110)和(100)晶面上的吸附很弱(0.03 eV), H—CH3解离吸附能分别为2.16, 0.68和0.90 eV, 解离反应的难易性与晶面的活性顺序一致; 而氧分子在氧化镧(001), (110)和(100)晶面上的分子吸附能分别为-0.04, -0.31和-0.12 eV, 解离吸附能分别为1.22, 0.53和1.52 eV, 即氧化镧晶面结构对氧分子吸附具有明显的影响, 其中, (001)晶面上吸附最弱, (110)晶面上吸附最强, 以致O—O在(110)晶面上可以较低能垒(0.53 eV)解离, 形成亲电的过氧物种. 由于氧分子在氧化镧表面的吸附较甲烷分子强, 因此, 氧化镧在OCM反应中结构敏感性应与氧分子的吸附和活化密切相关. 甲烷和氧分子在氧化镧表面上活化的本质源自于电子自表面流向甲烷和氧分子的反键轨道, 且表面结构的改变会导致不同强度的电子流动驱动.  相似文献   

10.
用密度泛函理论在B3LYP/6-31++G(d,p)水平研究了次磷酸根(H2PO2-) 在Ni(111)和Ag(111)表面吸附的表面结构和电子特性。最稳定的结构是H2PO2-中的两个P-O键朝向基底表面。Mulliken布居分析结果表明,由于电子构型的微小差别,导致了H2PO2- 在Ni(111)表面上的吸附能远大于在Ag(111)表面上吸附能,Ni(111)表面上的电子给予与反馈数量远大于在Ag(111)表面上的电子给予与反馈数量。与吸附在Ag(111)表面上相比较,当H2PO2- 吸附在Ni(111)表面上时有更多的负电荷转移到基底,且P原子上有更多的正电荷。这意味着吸附在Ni(111)表面上的H2PO2-更容易被像OH-一样的亲核试剂进攻。因此,吸附在Ni(111)表面上的H2PO2-比吸附在Ag(111)表面上的H2PO2-更容易被氧化。这些结果表明对于H2PO2-的氧化,银表面不具有活化作用而镍表面则具有活化作用。  相似文献   

11.
Styrene oxide undergoes an activated ring opening on Ag(111) at temperatures above 200 K. The product of this reaction is a stable oxametallacycle intermediate. The structure of this species has been obtained by density functional theory calculations and the computed vibrational spectrum is consistent with the experimental spectrum obtained using high-resolution electron energy loss spectroscopy. The oxametallacycle formed by ring-opening styrene oxide is structurally analogous to that previously observed for ring opening of epoxybutene on Ag(110) and represents the largest member of this adsorbate structure class yet isolated. In both cases, the epoxide ring opens at the carbon bearing the pendant unsaturated group, and the pendant group (phenyl in styrene oxide) is oriented nearly parallel to the surface plane. The oxametallacycle formed from styrene oxide reacts at 485 K to regenerate styrene oxide plus small amounts of phenylacetaldehyde. This peak temperature is similar to that previously reported for generation of styrene oxide from adsorbed styrene and oxygen atoms on Ag(111), suggesting that the epoxidation proceeds via the oxametallacycle intermediate isolated in the present work.  相似文献   

12.
张静  刁兆玉  王泽新  丰慧  郝策 《化学学报》2005,63(14):1276-1280
应用原子和表面簇合物相互作用的5参数Morse势方法(简称5-MP)对Cl-Ag低指数表面体系进行了研究, 并获得了全部的临界点特性, 如吸附位、吸附几何、结合能、正则振动等. 计算结果表明: 在Ag(100)面上, Cl原子吸附在四重洞位; 在Ag(111)面上, Cl吸附在三重洞位; 尽管第一与第二周期原子在(110)面上的稳定吸附态大都为赝式三重位和长桥位, 但在Ag(110)面上, 四重洞位是氯原子的稳定吸附态. 理论分析结果和实验推测结果符合得很好. 理论结果给出Cl原子在Ag表面的吸附结合能和表面簇合物的粗糙度有关, 结合能从小到大的顺序为(111)<(100)<(110).  相似文献   

13.
1 INTRODUCTION The interaction of hydrogen with metal surfaces has been extensively investigated experimentally and theoretically[1] motivated by its technological im- portance as well as theoretical attractiveness. Studies have sought to identify and explain the induced struc- tural, electronic and chemical perturbations which accompany hydrogen physisorption and chemisorp- tion on well-characterized metal substrates. However, the interaction of hydrogen atoms with Ag surfaces has not r…  相似文献   

14.
For the first time, we demonstrate olefin epoxidation promoted by an extended Au surface. The oxidation of styrene to styrene epoxide, benzoic acid, and benzeneacetic acid is promoted on Au(111) covered with 0.2 ML of oxygen atoms. The estimated selectivity for styrene epoxide formation is approximately 53%. Total combustion to CO2 accounts for approximately 20% of the styrene reaction. We propose that styrene epoxide, benzoic acid, and benzeneacetic acid are produced via two possible oxametallacycle intermediates. Our work demonstrates that extended Au is an effective material for olefin oxidation, which has implications for understanding the activity of nanoscale Au catalysts.  相似文献   

15.
Temperature programmed desorption, high-resolution electron energy loss spectroscopy (HREELS), and density functional theory (DFT) were used to investigate the adsorption and reaction of ethylene oxide (EO) on the Ag(111) surface. When EO is dosed onto Ag(111) at 140 K it adsorbs molecularly, desorbing without reaction at approximately 200 K. On the other hand, when EO is dosed at 250 K, the ring-opening of EO is activated, and a stable surface intermediate is formed. This intermediate reacts at 300 K to re-form EO plus a few other products. HREELS and DFT studies suggest that this stable intermediate is a surface oxametallacycle. Moreover, the activation energies observed for the reaction of the oxametallacycle to form EO are in an excellent agreement with the values reported for the steady-state ethylene epoxidation process. This work represents the first demonstration of surface oxametallacycle ring-closure to form EO. Comparison of the spectroscopic results obtained from silver single crystals and supported catalysts strongly suggests that oxametallacycles are important intermediates in silver-catalyzed ethylene epoxidation.  相似文献   

16.
Adsorption behavior and electronic structure of tin-phthalocyanine (SnPc) on Ag(111) sur-face with Sn-up and Sn-down conformations are investigated using first-principles calcula-tions. Two predicted adsorption configurations agree well with the experimentally deter-mined structures. SnPc molecule energetically prefers to adsorb on Ag(111) surface with Sn-down conformation. The energy required to move the central Sn atom through the frame of a phthalocyanine molecule, switching from the Sn-up to Sn-down conformation, is about 1.68 eV. The simulated scanning tunneling microscopy images reproduce the main features of experimental observations. Moreover, the experimentally proposed hole attachment mech-anism is verified based on the calculated density of states of SnPc on Ag(111) with three different adsorption configurations.  相似文献   

17.
The partial oxidation of olefins on Ag surfaces has been a long standing problem in surface science and is of great commercial interest. We present a temperature-programmed reaction spectroscopy (TPRS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) study of the partial oxidation of styrene on Ag(111). The reaction products are CO2, water, styrene oxide, benzene, and benzoic acid. XPS gives evidence for two different reaction intermediates that we assign to an oxametallacycle and to benzoate. The oxametallacycle seems to be the precursor for both the formation of styrene oxide and the formation of benzoate, and thus, in addition to leading to styrene oxide, also leads to undesired byproducts. The benzoate reacts further to form CO2, benzene, and benzoic acid.  相似文献   

18.
The mechanism of ethylene epoxidation on Ag surfaces has been investigated using the density functional method and Ag n clusters (n = 3 to 10) modeling the Ag(111) surface. The adsorption energy of O2 to the Ag clusters was strongly dependent on the HOMO level of the cluster, and the clusters with higher HOMO levels afforded larger O2 adsorption energies. The energetics was investigated for both the molecular and atomic oxygen epoxidation mechanisms. For the atomic oxygen mechanism, epoxidation was found to proceed without an activation energy, whereas a small amount of activation energy (about 5 kcal/mol) was calculated for the molecular oxygen mechanism. Received: 2 July 1998 / Accepted: 9 September 1998 / Published online: 8 February 1999  相似文献   

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