探究双金属催化剂Au/M(M=Fe,Co,Ni,Ru,Rh,Pd,Os,Ir or Pt)吸附氧气的性能

【作者】 冯阳； 贾建峰； 武海顺；

【机构】 山西师范大学化学与材料科学学院；

【摘要】 近年来,金基双金属催化剂的组成和结构对其催化性能的影响受到了研究者的广泛关注。金属之间的协同作用会直接影响单金属粒子催化剂结构,从而提升催化剂的催化性能。双金属催化剂在催化加氢、催化裂解、催化氧化等反应中都表现出了优良的催化活性和选择性,已被广泛应用于各种工业生产过程。在本文中,我们在密度泛函理论的水平下对双金属催化剂Au/M(M=Fe,Co,Ni,Ru,Rh,Pd,Os,Ir or Pt)的表面结构和吸附氧气性能进行了理论研究。研究结果表明,过渡金属的存在可以活化Au(111)表面,进而提高了金表面吸附氧气的能力。同时,对Au/M-monomer, Au/M-SNMP和Au/M-dimer结构(见图1)的Bader电荷分析显示,这些结构中的电子均是主要由过渡金属转移到氧分子。此外,当氧气分子分别吸附在Au/Co-dimer, Au/Ir-dimer, Au/Os-dimer,Au/Ru-dimer和Au/Os-SNMP表面上时,优化过程中氧分子不能稳定存在而会发生O-O键断裂会自动分解。总的来说,对于不同双金属表面结构而言,氧分子在三种金掺杂表面上吸附能的大小顺序是:Au/M-dimer> Au/M-SNMP> Au/M-monomer。而对于不同的金属而言,吸附能的大小顺序是:Os>Fe>Ru>Co>Ir>Rh>Ni>Pt>Pd。其中在Au/M-monomer结构中, Au/Os-monomer的吸附能最大,为-2.80eV,而在Au/Pd-monomer中吸附能最小,为-1.19eV。更多还原