CO分子在若干金属原子团簇上吸附的量子化学研究

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近年来,随着化学工业中多相催化的迅猛发展,表面吸附作为多相催化研究的关键环节越来越显示出其广阔的发展前景。由于CO在过渡金属表面上的吸附活化对涉及CO的多相催化反应过程(例如F-T合成、汽车尾气处理)具有重要的意义,对于开发能源和化工产品新路线具有重要的经济价值和应用背景,因此一直是这些年来实验和理论研究的热点。 本文第一部分根据当前能源的状况介绍了选题的依据; 第二部介绍了量子化学的理论基础和本文使用的量化计算软件包Gaussian程序; 第三部分介绍了表面吸附和团簇的有关基础知识后,又介绍了CO在金属团簇上吸附的研究方法和CO与过渡金属的成键特征,采用了HF方法和密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法、B3PW91方法和MPW1PW91方法,分别在6-31 G,6-31 G(d),6-311 G,6-311 G(d),6-311+G,6-311+G(d)六种基组下计算优化了CO分子,通过计算和构型优化后,参考有关文献和实验数据,最后综合筛选确定出了对该体系中CO的最佳方法和基组是B3LYP方法,6-311 G(d)基组。鉴于本体系的金属原子都为过渡金属;因此我们对金属原子同样采用的是B3 LYP方法和包含了相对论校正的LANL2DZ基组进行计算。分别计算了CO在单原子、双原子金属上的吸附情况,第四部分运用同样的方法和基组,计算了CO在多原子金属团簇上的吸附情况,并与前面的有关计算进行了比较。 利用B3LYP方法6-311G(d)基组和LANL2DZ基组,通过计算和构型优化后,计算优化出了金属原子簇与CO之间的键:金属原子-碳键,CO分子中的键:C-O键,金属原子簇与CO形成的簇合物的最低能量、振动频率,吸附能进行了系统的研究。最后得出结论,Ni对CO发生化学反应的吸附作用最好。Cu对CO发生化学反应的吸附作用较差。
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