铈氧化物团簇与小分子反应的实验和理论研究

发布时间：2017-12-25 08:31

  本文关键词：铈氧化物团簇与小分子反应的实验和理论研究　出处：《华南理工大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：稀土金属氧化物是一类使用广泛的催化剂或催化剂载体。由于催化剂表面的复杂性,人们对表面催化反应机理的认识仍不是很清楚。结合实验和理论计算研究气相团簇与小分子的反应活性,可以帮助人们从分子水平上理解非均相催化表面反应机理,这对合理设计性能更优的催化剂具有重要的科学意义。本论文针对稀土金属氧化物中的铈氧团簇阳离子活化S-O和H-H键进行了研究,主要内容如下:(1)铈氧团簇阳离子(CeO_2)_(1-3)~+与SO_2反应活性的研究结合飞行时间质谱实验与DFT计算对(CeO_2)_(1-3)~+与SO_2反应活性进行研究,实验和理论结果表明:1)CeO_2+的反应体系中观察到了分子吸附(MA)现象,而在(CeO_2)2,3+反应体系中存在氧原子转移(OAT)现象;2)SO_2发生氧化与Ce O键具有极强的吸氧能力及铈氧化物团簇能储存和释放氧原子有关;3)首次报道了在热碰撞的条件下SO_2被金属氧化物团簇离子Ce_2O_4~+和Ce3O6+氧化生成SO3。(2)含金的闭壳层铈氧团簇阳离子AuCe_2O_4~+室温活化H-H键在AuCe_2O_4~+和Ce_2O_4~+活化H2的实验中,我们发现Ce_2O_4~+阳离子对H2是惰性的,而含金的闭壳层铈氧团簇阳离子(AuCe_2O_4~+)对H2具有很高的反应活性,这表明金能够显著提高金属氧化物团簇活化H2的能力。DFT计算结果表明带正电的Au原子是吸附H2的活性位点,在分离的Au+与O_2-离子对的协同作用下,H-H键异裂活化。本气相研究与文献中报道的凝聚相研究具有很好的关联性,从分子水平上揭示了H2在铈氧化物担载的金催化剂上的活化机理。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.31

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本文编号：1332105