分會

第二十分會：固體表界面化學(xué)與多相催化

摘要

非均相催化體系在反應(yīng)條件下表現(xiàn)出高度的動態(tài)效應(yīng)，其中催化劑結(jié)構(gòu)動態(tài)演變對催化反應(yīng)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(gòu)型，對催化劑進(jìn)行簡單的靜態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，忽略了反應(yīng)條件下催化劑本身的動態(tài)特性。但是，當(dāng)催化劑小到亞納米團(tuán)簇尺度時，催化劑結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化非常重要，甚至?xí)憩F(xiàn)出液體的性質(zhì)，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(yīng)，而不是局限于傳統(tǒng)的單一結(jié)構(gòu)或單一反應(yīng)的計算。然而，由于團(tuán)簇的亞穩(wěn)態(tài)同分異構(gòu)體數(shù)量眾多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給實(shí)驗(yàn)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(xué)模擬的方法在基元反應(yīng)時間尺度下研究了亞納米團(tuán)簇催化劑和基元反應(yīng)的耦合效應(yīng)，通過自由能計算方法精確計算反應(yīng)的自由能和能壘，并定量獲得反應(yīng)熵變。以Cu團(tuán)簇催化CO2解離作為模型體系進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)了一種異常的熵效應(yīng)，這是因?yàn)樵诜磻?yīng)過程中吸附誘導(dǎo)銅團(tuán)簇發(fā)生了“液-固相變”。其中，剛性Cu3O基元的形成，降低了團(tuán)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(tuán)簇動態(tài)特性的研究表明，這種異常熵效應(yīng)具有獨(dú)特的尺寸依賴性。

關(guān)鍵詞

AIMD;動態(tài)催化;相變;尺寸依賴性

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