水中毒 H2 アウ-ティオ2インターフェースでの活性化,アウとタイタニアの間の陽子と電子の移転を遅らせること
K B Sravan Kumar1,2, Todd N Whittaker1, Christine Peterson1
1Department of Chemistry, Trinity University, San Antonio, Texas 78212-7200, United States.
Journal of the American Chemical Society
|February 22, 2020
まとめ
水の覆いは,金/二酸化チタンの触媒よりも,水素酸化に大きな影響を及ぼします. 水素の活性化の2つの動態が観察され,水と金属の介面部によって影響を受けた.
科学分野:
- 異質な触媒
- 表面化学
- 材料科学
背景:
- アクティブサイトダイナミクスを理解することは,触媒特性を改善するために不可欠です.
- サポートされた金触媒に対する水素酸化は,複雑なメカニズムを持つ重要な反応である.
研究 の 目的:
- Au/TiO2触媒に対する水酸化運動に対する水覆いの影響を調査する.
- 水中毒のメカニズムと,その影響の明示的な活性化エネルギーを解明する.
主な方法:
- 異なる給水圧下での明らかな活性化エネルギー (E_app) を決定するアーレニウス試験.
- 異なる運動状態を特定するための恒常的な水覆い実験.
- 反応熱力学とメカニズムをモデル化するための密度関数理論 (DFT) の計算.
- 地上赤外線スペクトロスコーピーは,表面の再構成を観察する.
主要な成果:
- ヘテロリティックなH2活性化のための2つの運動体制が特定された:金属サポートインターフェイスでの直接活性化 (E_app ~ 25 kJ/mol) と水媒介活性化 (E_app ~ 45 kJ/mol).
- 水覆いは,観察された運動性に影響を及ぼし,活発な金属サポートインターフェースの数を大幅に変更します.
- DFTの計算では,水の軽微な熱力学的効果が示されましたが,H2吸収中に重要なTiO2サポートの再構成が示されました.
- 水単層はH2解離活性化バリアを0.2 eV増加させ,実験結果と一致した.
結論:
- 水は陽子結合の電子移転のようなメカニズムで陽子移転を遅らせ,移行状態のエネルギーを増加させることで毒として作用します.
- TiO2サポートのダイナミックな再構成と金属サポートのインターフェースサイト密度の変動は,観測された運動的複雑性の重要な要因です.
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