醇氧化为醛的银合金催化剂的量子化学研究

本文用EHMO方法计算了氧原子在晶体银及其合金Ag-X(X=Cu,Mg,Cd,Ga,Ge,In,Sn,Se,Te,Al,Bi,Sb)表面上的吸附态;试图通过计算找出这些金属的电子性质与其对甲醇氧化制甲醛反应中催化活性的关系.计算结果表明:银及其合金的的催化活性与体系的电子最高占有轨道HOMO和最低空轨道LUMO的能量差有关,如果HOMO和LUMO的能量差比纯银体系的能量差小,该合金对反应有较好的催化活性,同时吸附在该合金表面上的氧原子有较大的电荷密度分布.     

UPS和功函数研究氧在电解银上的吸附

本文报导了用紫外光电子能谱(UPS), 热脱附(TDS)和表面功函数连续测量等手段对氧与电解银表面相互作用过程中的电荷传递, 成键以及吸附动力学等研究的实验结果。     

银表面甲醇氧化反应机理的ab initio计算研究 1: 银表面静态吸附物种的几何构型和吸附性质

本文用原子簇模型(CM)的从头计算方法, 计算了银表面甲醇氧化反应中的静态吸附物种的优化几何构型及吸附性质。计算表明在清洁银表面甲醇、甲醛只存在物理吸附; 当表面存在吸附氧原子时, 甲醇可在银表面形成两种分子态吸附;甲醛与表面羟基OH(a)或氢原子H(a)共存时在银表面能够形成化学吸附, 且CH2O(a)极易与O(a)反应生成深度氧化中间体η^2-甲二氧基; 中间产物甲氧基在无氧的银表面能够形成稳定吸附, 在富氧银表面极易进一步氧化脱氢生成产物甲醛。通过计算与实验结果的对照, 我们对反应机理作了初步讨论。     

银表面甲醇氧化反应机理的ab initio计算研究 1: 银表面静态吸附物种的几何构型和吸附性质

本文用原子簇模型(CM)的从头计算方法, 计算了银表面甲醇氧化反应中的静态吸附物种的优化几何构型及吸附性质。计算表明在清洁银表面甲醇、甲醛只存在物理吸附; 当表面存在吸附氧原子时, 甲醇可在银表面形成两种分子态吸附;甲醛与表面羟基OH(a)或氢原子H(a)共存时在银表面能够形成化学吸附, 且CH2O(a)极易与O(a)反应生成深度氧化中间体η^2-甲二氧基; 中间产物甲氧基在无氧的银表面能够形成稳定吸附, 在富氧银表面极易进一步氧化脱氢生成产物甲醛。通过计算与实验结果的对照, 我们对反应机理作了初步讨论。     

镧对钯催化剂上甲醇深度氧化反应性能的影响

在色谱-微反装置上考察了负载型Pd催化剂上甲醇深度氧化反应的性能，结果表明，在氧化铝载体中，添加稀土元素La对Pd催化剂的催化性能有较大的影响。反应气中不合CO时，La虽不能使用甲醇的起燃温度降低，但含氧中间物含量可以大大降低；在反应气中含CO时，La的存在可明显降低甲醇的起燃温度，并能显著削弱CO对甲醇氧化反应的干扰，La的加入能减少CO在催化剂上的吸附量，并能改变Pd的电子结构，而电子结构的改变与催化性能的变化有着对应的关系。     

SAPO-34和SAPO-44分子筛上吸附甲醇的TPSR-MS研究

 采用程序升温表面反应-质谱(TPSR-MS)和程序升温脱附(TPD)技术考察了SAPO-34和SAPO-44分子筛表面的酸性与其催化甲醇转化为低碳烯烃性能的关系. 结果表明,SAPO分子筛表面存在两种活性中心,这两种活性中心与分子筛表面不同的酸性中心相对应. 表面吸附的甲醇在不同强度的酸性中心上进行不同的反应,在弱酸中心上主要进行甲醇脱水生成二甲醚的反应,在强酸中心上主要进行二甲醚进一步转化为低碳烯烃的反应. 同时,探讨了SAPO分子筛表面的酸强度对低碳烯烃生成温度的影响.     

铂银合金的制备及其对甲醇电氧化反应的催化性能

采用一种无需使用任何有机表面活性剂或溶剂的方法，在熔融盐体系中制备了铂银纳米合金颗粒，考察了合金中元素银对碱性电解质中甲醇电氧化反应（MOR）的催化作用。透射电子显微镜表征结果显示，当前躯体铂银物质的量比为1时，可以得到组成为Pt₅₂Ag₄₈的合金纳米管。甲醇电氧化反应测试结果表明，具有干净表面的Pt₅₂Ag₄₈纳米管比常规的Pt黑具有更好的催化性能。Pt₅₂Ag₄₈合金纳米管的催化活性与其最大正扫电位密切相关，正扫电位从-1.0到0.5 V（vs.SCE），MOR峰值电流达到1.61 mA/μg_Pt，是从-1.0到0.1 V（vs.SCE）正扫电位的1.92倍。铂银合金表面层中的Ag元素主要通过在电化学循环中发生氧化还原反应来促进合金的MOR活性。研究结果可以为铂银合金在直接甲醇燃料电池（DMFC）中的应用提供理论支持。     

陶瓷基钯银合金膜制备技术及性能研究

报道采用浆料涂敷与化学镀相结合法在陶瓷支撑上沉积钯银合金膜,采用浆料涂敷法,将含钯银的浆料涂敷在支撑体上,干燥后热分解,使支撑体表面沉积部分钯银。然后,采用化学镀在50℃下沉积钯银膜,热处理后,得到表面较光洁、厚度约为3μm、银含量为23%(原子百分含量)、合金化较完全的钯银合金膜,该膜在压差为0.1MPa,温度为300℃时的渗氢通量达45cm^3(STP)/(cm^2·min),分离因子达500,研究了钯银合金膜中银含量随热处理温度的变化规律,由实验结果发现,银逐渐向表面扩散,并在一定的温度条件达到基本平衡。     

混合式格点法研究氧在银或银合金表面的吸附动力学

本文改进了混合式格点法对第一时间步的计算方法, 在保持原有精度的基础上, 减少计算时间约三个数量级。用这一方法, 研究了氧在银及其合金表面的吸附动力学。计算表明: 氧分子在银表面有效吸附的反应阈值是6.29kJ/mol, 这和实验所得的活化能相同。当氧分子动量大于45a.u.或合金中金配比大于0.30时,氧分子均无法在银及其合金表面形成稳定吸附, 这此结果和实验一致。计算中没有发现分子氧直接解离成原子氧的现象。从计算结果中推测, 处在振动激发态的氧分子比处在振动基态的氧分子更容易吸附在银表面。     

Ag-Pd合金的催化性质,磁性质和价电子状态的研究

用x射线衍射、磁性测量、流动法催化活性测定和X射线光电子能谱等方法,研究了一系列Ag-Pd合金的催化性质、磁性质和价电子状态.当合金中Pd的原子百分含量小于40％时,甲醇氧化脱氢反应的主要产物为甲醛;大于40％时,主要产物变为CO和H_2;与此同时,合金由逆磁性变为顺磁性,Fermi面处的能级密度迅速增加,合金中Pd的d带宽度和不对称性也发生相应的变化,结果表明,Ag-Pd合金的催化性质和磁性质与价带电子状态密切相关.     

膜催化研究 I: 在钯/陶瓷复合膜反应器中催化甲醇直接脱氢制甲醛

本文用化学镀方法制备了对氢具有高选择性和高透过率的钯/陶瓷复合膜, 并将此复合膜装于特制的膜反应器中, 考察了该反应器对甲醇催化脱氢制甲醛反应的促进作用。作为对比, 在常规反应器中也进行了上述反应。发现在623～773K温度范围内, 甲醇的转化率和甲醛的产率均有很大的提高。在低原料空速下(反应进程为热力学平均控制), 产物甲醛的产率可提高20%以上; 在中等原料空速下(反应进程为动力学控制), 甲醛的产率可提高10～15%。     

咪唑在银表面吸附的理论分析

本文用EHMO紧束缚方法计算了咪唑在银(1,1,1)面上吸附的四种构型和吸附态的电子结构,得到咪唑在银表面上的优化构型为直立桥位吸附.按该方式,咪唑环上吡啶型氮原子的P轨道和邻近Ag原子s轨道之间形成多中心σ键.咪唑环上各原子的电荷布居在吸附后有较大的变化,表现出电子由银表面向咪唑转移,并进而使得环上N-H键解离能从吸附前的519.4kJ·mol^-1降低到吸附后的70.34kJ·mol^-1.这与实验中观察到的咪唑N-H键在Ag表面极易断裂的事实相符.     

分子态氧在Ag(110)面上的吸附构型、吸附态和吸附能的CM和DAM从头算研究

本文分别用原子簇模型(CM)浸入吸附原子簇模型(DAM)的从头算方法, 研究了分子态氧在Ag(110)面上的化学吸附构型, 吸附态和吸附能。以Ag6O2为模型体系,对O2在Ag(110)表面长桥位(LB)化学吸附的研究表明: 二个最低能态是^1A1和^3A2,它们分别对应在[110]槽位吸附的过氧分子O2^2^-和在[001]方向吸附的超氧分子O2^-, 理论优化的吸附构型的实验测量分析结果非常一致。由于CM方法忽略了金属本体的影响, 所得吸附能明显低于实验值(甚至是负值), 而DAM方法得到正的吸附能, 且相当接近于实验值38.9kJ/mol, 其中[110]槽位吸附更为稳定。     

氧杂氟表面活性剂及其与同电性碳氢表面活性剂混合溶液的表面吸附和胶团形成

研究了四种氧杂氟表面活性及其与同电性直链碳氢表面活性剂混合体系的表面活性;考察了混合体系中的表面吸附和胶团形成现象.在吸附层中分子间有明显的互疏作用,在溶液中倾向于各自形成胶团.还讨论了反离子结合度不同对理想混合胶团的组成CMC的计算的影响,提出了一般的计算式,实验测得这些氧杂氟表面活性剂有较低的胶团反离子结合度.     

阴离子吸附对Ag溶胶光学性质和表面增强拉曼散射的影响

本文研究了吸附几种不同阴离子(CO~3^2-, OH^-, I^-, Br^-, Cl^-)的Ag溶胶的吸光性质和表面增强拉曼散射(SERS)效应。研究发现, 亲核能力较强的阴离子在胶粒表面有较强的吸附, 并能有效降低胶粒表层的自由电子密度, 从而使Ag溶胶的吸收峰向长波方向移动; 溶胶中产生SERS的机理是阴离子在Ag胶粒表面上的化学吸附, SERS的强度随吸附覆盖度的增大而增大。