杨帆/李微雪JACS:环境条件下ZnO上H2离解和COx加氢的原子尺度可视化 2023年10月17日 下午11:03 • 计算 • 阅读 3 在原子尺度上研究氧化物表面的催化氢化反应一直具有挑战性,因为这些过程通常发生在环境或高压下,使得它们比原子尺度的技术更难实现。 基于此,上海科技大学杨帆副教授和中国科学技术大学李微雪教授等人报道了使用环境压力扫描隧道显微镜(AP-STM),环境压力X射线光电子能谱和密度泛函理论(DFT)计算对ZnO上H2解离和CO/CO2加氢的原子尺度研究。300 K时CO或CO2在ZnO表面的存在不会阻碍H2解离的表面位点的可用性,而CO甚至可以增强共吸附氢化物的稳定性,从而促进它们的解离吸附。 通过密度泛函理论(DFT)计算表明,CO2与氢化物在表面Zn3c位点上键合,可很容易地形成甲酸态。CO2与氢化物的结合能垒低至0.30 eV,反应能为0.09 eV。 形成的甲酸盐物种通过Zn-O键以单链构型(HCOOm*)结合在Zn3c位点上,再通过两个Zn-O键(HCOOb*)翻转与两个Zn3c位点形成双牙齿配位,从而发生结构弛缓,放热强度为-1.35 eV,势垒为0.21 eV。结果表明,CO2和H2在热力学和动力学上都有利于甲酸盐的生成。 DFT计算结果表明,首先CO与氢化物结合形成HCO*,吸热0.06 eV,能垒0.61 eV,然后形成的HCO*与表面晶格O进一步反应形成三齿构型(HCOOL*),能垒为1.06 eV,反应能为-0.39 eV。HCO*的势垒较低,更倾向于反向解离成CO和氢化物,因此CO很难直接氢化生成甲酸盐。 CO在ZnO(1010)上加氢为以下两步机制:CO首先在ZnO(1010)的⟨0001⟩步骤被氧化成CO2;生成的CO2在ZnO(1010)平台上扩散,与氢化物反应生成甲酸盐。 Atomic-Scale Visualization of Heterolytic H2 Dissociation and COx Hydrogenation on ZnO under Ambient Conditions. J. Am. Chem. Soc., 2023, DOI: 10.1021/jacs.3c08085. 点击阅读原文,报名培训! 原创文章,作者:计算搬砖工程师,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/17/6a2e946f23/ 赞 (0) 0 0 生成海报 相关推荐 LAMMPS+MS+Python联合出手,分子动力学模拟、建模、分析特训营,即将发车! 2023年11月6日 【纯计算】Appl. Surf. Sci.:掺杂过渡金属原子的二维As2X3(X=S,Se,Te)中析氢反应的理论计算 2024年3月4日 【DFT+实验】AFM:IrRu/N-CNT助力高稳定性Li-CO2电池 2024年3月19日 单层WSe₂中相干声子介导的多体相互作用 2024年3月11日 【DFT+实验】EES重磅:原位聚合助力高离子迁移固态电解质 2024年1月5日 【AIMD+实验】中山大学章志珍、中科院物理所胡勇胜、吴凡:卤化物固态电解质新进展! 2024年2月23日 发表回复 请登录后评论...登录后才能评论 提交