バナディアナノクラスターの反応性には それぞれの原子が関係しているのでしょうか?
Mei-Qi Zhang1,2, Yan-Xia Zhao1, Qing-Yu Liu1,2
1Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, State Key Laboratory for Structural Chemistry of Unstable and Stable Species, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences , Beijing 100190, People's Republic of China.
Journal of the American Chemical Society
|December 13, 2016
まとめ
バナジウム酸化物のクラスターは,水素原子抽象化におけるサイズ依存の反応性を示している. 特定の酸素欠乏を有するより小さなクラスターは高度に反応し,より大きなクラスターは ~ 1.6 nm の臨界サイズを示します.
科学分野:
- * 表面科学と触媒
- * 無機化学と材料科学
- * 物理化学と反応ダイナミクス
背景:
- * 酸化バナジウムクラスターは,その触媒的可能性について調査されています.
- * クラスタサイズ効果を理解することは,効率的な触媒の設計に不可欠です.
- * 酸化金属のクラスターの酸素不足は,その反応性に影響する.
研究 の 目的:
- * 異なるサイズと酸素不足のバナジウム酸化物クラスターアニオンの水素原子抽象 (HAA) の反応性を調査する.
- * クラスター行動が集団行動に移行する臨界サイズを決定する.
- * 観察された反応性傾向の背後にあるメカニズムを解明する.
主な方法:
- レーザーアブレーションを用いたバナジウム酸化物クラスターアニオン [V2O5) nVxOy−]の製造.
- * クラスターアニオンとn-ブタンの反応
- * スカンジウム酸化物クラスター [{Sc2O3) nScxOy−]との比較研究.
主要な成果:
- * ~1.6 nm (n < 25) 未満のクラスタでは,Δ=1 の酸素欠乏クラスタ[{V2O5) nO−]は,HAAの反応性が著しく高い.
- * ~1. 6 nm (n > 25) 以上のクラスターでは,5つの酸素欠乏系すべてに似たHAA反応性がある.
- * オキシドスカンジウムのクラスターは,すべてのサイズの Δ=1 シリーズで一貫してより高い HAA 反応性を示しています.
結論:
- * 約1. 6 nm (~V50O125) のクリティカルクラスターサイズは,サイズに依存する異なる反応性および散発性の反応性を分離します.
- * 小型のΔ=1の酸化バナジウムの高反応性は,原子酸素基アニオン (O•−) の存在に起因する.
- * より大きなバナディア粒子の強い電子-フォノン結合は,O−基形成を促進し,反応性の変化を説明する.
