分會

第二十分會：固體表界面化學與多相催化

摘要

非均相催化體系在反應條件下表現(xiàn)出高度的動態(tài)效應，其中催化劑結構動態(tài)演變對催化反應性能有著顯著影響。傳統(tǒng)非均相催化理論計算致力于尋找最穩(wěn)定構型，對催化劑進行簡單的靜態(tài)結構優(yōu)化，忽略了反應條件下催化劑本身的動態(tài)特性。但是，當催化劑小到亞納米團簇尺度時，催化劑結構的動態(tài)變化非常重要，甚至會表現(xiàn)出液體的性質，動態(tài)特性不能再被忽略。因此，我們需要一種統(tǒng)計的、動態(tài)的視角去看待催化反應，而不是局限于傳統(tǒng)的單一結構或單一反應的計算。然而，由于團簇的亞穩(wěn)態(tài)同分異構體數(shù)量眾多，結構復雜，給實驗表征和計算建模帶來了很大的挑戰(zhàn)。 我們基于從頭算分子動力學模擬的方法在基元反應時間尺度下研究了亞納米團簇催化劑和基元反應的耦合效應，通過自由能計算方法精確計算反應的自由能和能壘，并定量獲得反應熵變。以Cu團簇催化CO2解離作為模型體系進行研究，發(fā)現(xiàn)了一種異常的熵效應，這是因為在反應過程中吸附誘導銅團簇發(fā)生了“液-固相變”。其中，剛性Cu3O基元的形成，降低了團簇的動態(tài)性，增大了產(chǎn)物的熔化溫度。另外，對不同粒徑Cu團簇動態(tài)特性的研究表明，這種異常熵效應具有獨特的尺寸依賴性。

關鍵詞

AIMD;動態(tài)催化;相變;尺寸依賴性

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