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固体表面填隙H的诱导电矩对催化的重要贡献
1
作者
尤峻汉
丁文江
+3 位作者
邹建新
刘当波
高海翔
李新昊
《分子催化》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期415-427,I0001,I0002,共15页
我们在近期发表的工作中曾经指出,固体表面对填隙氢常施加泡利排斥作用,造成H原子性质的改变,增加其化学活性.简称为‘填隙H的泡利激活’.我们撰写此文目的是进一步定量地确认这一激活的真实性.着重说明,泡利激活产生填隙H的诱导电矩,...
我们在近期发表的工作中曾经指出,固体表面对填隙氢常施加泡利排斥作用,造成H原子性质的改变,增加其化学活性.简称为‘填隙H的泡利激活’.我们撰写此文目的是进一步定量地确认这一激活的真实性.着重说明,泡利激活产生填隙H的诱导电矩,它对催化起到关键作用.我们首先以简单双原子分子为例详细说明,形成分子共价键必须满足两个前提条件,即两原子密接时,必须满足‘基态能量趋同’和‘宇称匹配’(两个原子波固有的空间反演对称性相互适配)的要求.进而论证,泡利激活的表面填隙H充分满足这两个条件,原因是填隙H的诱导电矩对外来参与成键的原子(分子)的空间取向和能量具有显著的调制作用.经过严格论证,正是这种双重调制作用,使两个原子在碰撞时刻的基态能量必然趋同,同时达到宇称匹配.我们还强调,固体表面孔穴的尺寸必须和填隙H原子半径相匹配,才能保证泡利激活机制的成功运作.由此提供了对指定的化学反应如何选择催化剂的明确标准,这在应用中具有参考价值.我们将此泡利激活机制应用于一个实际而简单的化学反应,对以镍(Ni)为多相催化剂合成二氢化镁(MgH_(2))做出计算和定量分析.具体说明在这一反应中选择有效催化剂的办法.形象地演示了正是泡利激活填隙H电矩的双重调制作用促成了共价键Mg-H的形成,从而在理论上确认了泡利激活催化机制的合理性.最后提出一些预期的结论,期待得到实验的检验.
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关键词
多相催化机制
泡利激活
表面/表面下的填隙H
诱导电矩
氢化反应
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职称材料
银河系薄盘形成对核球的动力学影响
2
作者
张骏凯
沈俊太
周颖颖
《天文学进展》
CSCD
北大核心
2020年第3期272-292,共21页
近期的研究认为,银河系核球是侧面看到的棒,由原初盘演化而来,并非由星系并合形成。核球形成的时间在银河系演化早期,而后续来自晕的气体吸积在银河系薄盘处形成的新恒星对核球是否会造成比较大的动力学影响,仍是一个重要的问题。通过...
近期的研究认为,银河系核球是侧面看到的棒,由原初盘演化而来,并非由星系并合形成。核球形成的时间在银河系演化早期,而后续来自晕的气体吸积在银河系薄盘处形成的新恒星对核球是否会造成比较大的动力学影响,仍是一个重要的问题。通过在盘上添加新粒子的方法模拟薄盘的形成,发现在大多数情况下薄盘形成并没有对核球的平均速度、速度弥散、棒的强度和旋转速度产生明显的影响;但是在恒星形成率特别大或者新形成的恒星特别接近棒的时候,核球区的恒星速度弥散、棒的强度和旋转速度会同时增大。薄盘恒星在加入1~2 Ga后,在经度3°~10°处其视向速度分布有可能存在类似APOGEE巡天中观测到的高速峰。高速峰的形成时间与恒星添加位置有关,添加位置离棒越近,高速峰越早形成。
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关键词
银河系
棒旋星系
薄盘
核球
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职称材料
星系内禀指向对弱引力透镜剪切场信号污染的去除方法
3
作者
孟现光
姚骥
《天文学进展》
CSCD
北大核心
2019年第3期304-321,共18页
星系的内禀指向(intrinsic alignment, IA)的关联性是弱引力透镜观测中剪切场信号的一个重要系统误差,人们在之前的弱引力透镜研究中已经提出了许多修正该误差的方法。从数据处理方面,人们可以剔除物理距离比较近的星系对,但是这种方法...
星系的内禀指向(intrinsic alignment, IA)的关联性是弱引力透镜观测中剪切场信号的一个重要系统误差,人们在之前的弱引力透镜研究中已经提出了许多修正该误差的方法。从数据处理方面,人们可以剔除物理距离比较近的星系对,但是这种方法只能近似消除星系内禀指向自相关带来的污染项,并不能消除星系内禀指向与周围物质密度场的相关性,并且这种方法也会丢失很多星系的信息。而目前弱引力透镜观测中广泛使用的IA模型与实际的IA模型可能相差甚远,使用不同的IA模型得到的宇宙学参数会存在很大差别。虽然零调(nulling)技术不用假设IA模型,但是这种技术仅能消除星系内禀指向与周围物质密度场的相关性。另外,由于这种技术须对红移设置不同的权重,所以会失去IA对红移的依赖性。Zhang^[1, 2]提出的自修正方法,在不假设任何IA模型的情况下,利用多种观测量以及几个物理量之间的比例关系就能够把弱引力透镜中的IA信号很好地消除。此自修正方法可望广泛应用于即将开始的第四代弱引力透镜巡天中。
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关键词
宇宙学
弱引力透镜
大尺度结构
宇宙学参数
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职称材料
银河系核球中垂向金属丰度梯度的一种可能的动力学起源机制
4
作者
刘仲
沈俊太
《天文学进展》
CSCD
北大核心
2023年第3期377-387,共11页
研究发现,即使在银河系长期缓慢演化的过程中,其核球中依然可能存在垂直的金属丰度梯度。该结果反驳了早期研究中认为的银河系核球中长期缓慢演化的过程会消除任何存在的化学丰度梯度的观点。通过使用一个模拟银河系薄盘的多体数值模拟...
研究发现,即使在银河系长期缓慢演化的过程中,其核球中依然可能存在垂直的金属丰度梯度。该结果反驳了早期研究中认为的银河系核球中长期缓慢演化的过程会消除任何存在的化学丰度梯度的观点。通过使用一个模拟银河系薄盘的多体数值模拟模型得出该研究结果,该模型能自洽地通过盘的棒不稳定性和屈曲不稳定性形成一个盒状/花生状的核球,并结合化学-动力学模型,分析银河系核球中化学成分的演化。在该演化模型中设定了一个初始的径向金属丰度梯度(-0.3 dex/kpc),通过长期缓慢的演化过程,其核球部分呈现出与观测相符的垂直金属丰度梯度。对此一种可能的解释是,星系盘的金属丰度分布在长期缓慢演化的过程中经历了“两步”演化过程,首先盘星系初始半径较大的贫金属粒子在径向混合的过程中产生了更大的径向速度弥散,然后由于核球的屈曲不稳定性演化,垂向速度弥散最终会保持与径向速度弥散的一定比值(约0.8)。这个机制导致贫金属粒子在演化过程中能占据更大的垂向范围,从而形成核球的垂直金属丰度梯度。银河系核球动力学模型通过简单的化学-动力学过程揭示的核球金属丰度演化机制,应在包含更复杂的核球演化机制的模型中同样存在。此外,还通过化学动力学模型讨论了核球观测中存在的争议,如金属丰度分布函数中产生多个“峰”的起源问题,以及该模型构建中存在的一些的不足。
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关键词
银河系
银河系核球
银河系演化
银河系丰度
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职称材料
固体表面填隙H的化学活性起源于泡利排斥效应
被引量:
1
5
作者
尤峻汉
刘当波
高海翔
《分子催化》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第5期399-411,共13页
各类固体表面常对外来原子(离子)施加泡利排斥作用.它明显改变了表而填隙或后替位原子(离子)的物理性质.我们首先说明泡利排斥作用广泛存在于各类固体表面.并引进“泡利穴”的概念,用来定量计算固体表面低凹处填隙位置上的外来原子在泡...
各类固体表面常对外来原子(离子)施加泡利排斥作用.它明显改变了表而填隙或后替位原子(离子)的物理性质.我们首先说明泡利排斥作用广泛存在于各类固体表面.并引进“泡利穴”的概念,用来定量计算固体表面低凹处填隙位置上的外来原子在泡利排斥作用下性质的改变.重点讨论了多相催化中最重要的过渡金属表面的“泡利穴”.然后简短介绍我们已经发表的工作,即泡利穴中H原子薛定谭方程的解析.进一步.将填隙H的基态波函数和基态能与自由H原子做比较,显示其性质的改变.由此详细论证.填隙H化学活性增加的两个关键的物理原因是,填隙H电离能的明显降低及诱导电矩的存在.我们把这种激活方式简称为“固体表面填隙H的泡利激活”,并讨论它对加氢反应的贡献.同时,对近年来催化研究中一个令人困惑的实验结果给出我们口己的解释.实验明确表明,对加氢反应起关键作用的是过渡金属“表面下的H原子”,它们在加氢反应中非常活跃.而“表面H原子”没有参与加氢反应.我们论证,过渡族金属“表面下的H原子”正是被泡利激活的填隙11.限于讨论多相催化问题(固体表面填隙H原子的催化).但是“泡利激活”原则上可以推广到均相催化中.因为在均相催化中经常使用的催化剂通常也具有类似的泡利穴结构.我们只讨论泡利穴中填隙H的催化,但是原则上不难推广到其他元素.例如用类似方法探讨石墨烯表面填隙锂原子的泡利激活.近来的天文观测中发现,很多有机分子云团中(例如H,0,CH4,C2H2,C2H4-等云团),同时存在一些尺寸约0.001-10 m的尘埃物质(如C颗粒,SiCh颗粒等等).两者的并存使我们猜测,或许这些尘埃物质(包括纳米颗粒)本身就是多相催化剂,其表面存在的“泡利穴”可能对分子的形成有重要贡献.
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关键词
固体表面氢
多相催化
泡利排斥
氢化反应
原文传递
题名
固体表面填隙H的诱导电矩对催化的重要贡献
1
作者
尤峻汉
丁文江
邹建新
刘当波
高海翔
李新昊
机构
上海交通大学物理与天文学院天文系
上海交通大学
上海
粒子
物理
和宇宙学重点实验室
上海交通大学
致远
学院
上海交通大学
氢科学中心
上海交通大学
化学系
出处
《分子催化》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期415-427,I0001,I0002,共15页
基金
国家自然科学基金(No.U1631101,11665022,11233006)
上海市自然科学基金(16ZR1417200).
文摘
我们在近期发表的工作中曾经指出,固体表面对填隙氢常施加泡利排斥作用,造成H原子性质的改变,增加其化学活性.简称为‘填隙H的泡利激活’.我们撰写此文目的是进一步定量地确认这一激活的真实性.着重说明,泡利激活产生填隙H的诱导电矩,它对催化起到关键作用.我们首先以简单双原子分子为例详细说明,形成分子共价键必须满足两个前提条件,即两原子密接时,必须满足‘基态能量趋同’和‘宇称匹配’(两个原子波固有的空间反演对称性相互适配)的要求.进而论证,泡利激活的表面填隙H充分满足这两个条件,原因是填隙H的诱导电矩对外来参与成键的原子(分子)的空间取向和能量具有显著的调制作用.经过严格论证,正是这种双重调制作用,使两个原子在碰撞时刻的基态能量必然趋同,同时达到宇称匹配.我们还强调,固体表面孔穴的尺寸必须和填隙H原子半径相匹配,才能保证泡利激活机制的成功运作.由此提供了对指定的化学反应如何选择催化剂的明确标准,这在应用中具有参考价值.我们将此泡利激活机制应用于一个实际而简单的化学反应,对以镍(Ni)为多相催化剂合成二氢化镁(MgH_(2))做出计算和定量分析.具体说明在这一反应中选择有效催化剂的办法.形象地演示了正是泡利激活填隙H电矩的双重调制作用促成了共价键Mg-H的形成,从而在理论上确认了泡利激活催化机制的合理性.最后提出一些预期的结论,期待得到实验的检验.
关键词
多相催化机制
泡利激活
表面/表面下的填隙H
诱导电矩
氢化反应
Keywords
heterogeneous catalysis mechanism
Pauli activation
surface and/or subsurface hydrogen
induced dipole
hydrog enation
分类号
O643.32 [理学—物理化学]
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职称材料
题名
银河系薄盘形成对核球的动力学影响
2
作者
张骏凯
沈俊太
周颖颖
机构
中国科
学院
上海
天文
台星系与宇宙学重点实验室
中国科
学院
大学
上海交通大学物理与天文学院天文系
出处
《天文学进展》
CSCD
北大核心
2020年第3期272-292,共21页
基金
国家自然科学基金(11773052,11333003,11761131016)
国家重点研发项目(2018YFA0404501)。
文摘
近期的研究认为,银河系核球是侧面看到的棒,由原初盘演化而来,并非由星系并合形成。核球形成的时间在银河系演化早期,而后续来自晕的气体吸积在银河系薄盘处形成的新恒星对核球是否会造成比较大的动力学影响,仍是一个重要的问题。通过在盘上添加新粒子的方法模拟薄盘的形成,发现在大多数情况下薄盘形成并没有对核球的平均速度、速度弥散、棒的强度和旋转速度产生明显的影响;但是在恒星形成率特别大或者新形成的恒星特别接近棒的时候,核球区的恒星速度弥散、棒的强度和旋转速度会同时增大。薄盘恒星在加入1~2 Ga后,在经度3°~10°处其视向速度分布有可能存在类似APOGEE巡天中观测到的高速峰。高速峰的形成时间与恒星添加位置有关,添加位置离棒越近,高速峰越早形成。
关键词
银河系
棒旋星系
薄盘
核球
Keywords
Milky Way
barred spiral galaxy
thin disk
bulge
分类号
P156 [天文地球—天文学]
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职称材料
题名
星系内禀指向对弱引力透镜剪切场信号污染的去除方法
3
作者
孟现光
姚骥
机构
中国科
学院
上海
天文
台星系与宇宙学重点实验室
中国科
学院
大学
上海交通大学物理与天文学院天文系
出处
《天文学进展》
CSCD
北大核心
2019年第3期304-321,共18页
基金
国家自然科学基金(11773048,11403071,11222325,11033006)
科技部973项目(2015CB857003)
文摘
星系的内禀指向(intrinsic alignment, IA)的关联性是弱引力透镜观测中剪切场信号的一个重要系统误差,人们在之前的弱引力透镜研究中已经提出了许多修正该误差的方法。从数据处理方面,人们可以剔除物理距离比较近的星系对,但是这种方法只能近似消除星系内禀指向自相关带来的污染项,并不能消除星系内禀指向与周围物质密度场的相关性,并且这种方法也会丢失很多星系的信息。而目前弱引力透镜观测中广泛使用的IA模型与实际的IA模型可能相差甚远,使用不同的IA模型得到的宇宙学参数会存在很大差别。虽然零调(nulling)技术不用假设IA模型,但是这种技术仅能消除星系内禀指向与周围物质密度场的相关性。另外,由于这种技术须对红移设置不同的权重,所以会失去IA对红移的依赖性。Zhang^[1, 2]提出的自修正方法,在不假设任何IA模型的情况下,利用多种观测量以及几个物理量之间的比例关系就能够把弱引力透镜中的IA信号很好地消除。此自修正方法可望广泛应用于即将开始的第四代弱引力透镜巡天中。
关键词
宇宙学
弱引力透镜
大尺度结构
宇宙学参数
Keywords
cosmology
weak gravitation lensing
large scale structure
cosmological parameters
分类号
P145.2 [天文地球—天体物理]
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职称材料
题名
银河系核球中垂向金属丰度梯度的一种可能的动力学起源机制
4
作者
刘仲
沈俊太
机构
中国科
学院
上海
天文
台
中国科
学院
大学
上海交通大学物理与天文学院天文系
教育部粒子
天
体
物理与
宇宙学重点实验室
出处
《天文学进展》
CSCD
北大核心
2023年第3期377-387,共11页
基金
国家自然科学基金(12025302,11773052,11761131016)
国家重点研发计划(2018YFA0404501)
中国空间站望远镜项目。
文摘
研究发现,即使在银河系长期缓慢演化的过程中,其核球中依然可能存在垂直的金属丰度梯度。该结果反驳了早期研究中认为的银河系核球中长期缓慢演化的过程会消除任何存在的化学丰度梯度的观点。通过使用一个模拟银河系薄盘的多体数值模拟模型得出该研究结果,该模型能自洽地通过盘的棒不稳定性和屈曲不稳定性形成一个盒状/花生状的核球,并结合化学-动力学模型,分析银河系核球中化学成分的演化。在该演化模型中设定了一个初始的径向金属丰度梯度(-0.3 dex/kpc),通过长期缓慢的演化过程,其核球部分呈现出与观测相符的垂直金属丰度梯度。对此一种可能的解释是,星系盘的金属丰度分布在长期缓慢演化的过程中经历了“两步”演化过程,首先盘星系初始半径较大的贫金属粒子在径向混合的过程中产生了更大的径向速度弥散,然后由于核球的屈曲不稳定性演化,垂向速度弥散最终会保持与径向速度弥散的一定比值(约0.8)。这个机制导致贫金属粒子在演化过程中能占据更大的垂向范围,从而形成核球的垂直金属丰度梯度。银河系核球动力学模型通过简单的化学-动力学过程揭示的核球金属丰度演化机制,应在包含更复杂的核球演化机制的模型中同样存在。此外,还通过化学动力学模型讨论了核球观测中存在的争议,如金属丰度分布函数中产生多个“峰”的起源问题,以及该模型构建中存在的一些的不足。
关键词
银河系
银河系核球
银河系演化
银河系丰度
Keywords
Galaxy
Galaxy bulge
Galaxy evolution
Galaxy abundance
分类号
P156 [天文地球—天文学]
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职称材料
题名
固体表面填隙H的化学活性起源于泡利排斥效应
被引量:
1
5
作者
尤峻汉
刘当波
高海翔
机构
上海交通大学物理与天文学院天文系
上海交通大学
上海
粒子
物理
和宇宙学重点实验室
上海交通大学
致远
学院
出处
《分子催化》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第5期399-411,共13页
基金
国家自然科学基金(No.U1631101,11665022,11233006)
上海市自然科学基金(16ZR1417200)~~
文摘
各类固体表面常对外来原子(离子)施加泡利排斥作用.它明显改变了表而填隙或后替位原子(离子)的物理性质.我们首先说明泡利排斥作用广泛存在于各类固体表面.并引进“泡利穴”的概念,用来定量计算固体表面低凹处填隙位置上的外来原子在泡利排斥作用下性质的改变.重点讨论了多相催化中最重要的过渡金属表面的“泡利穴”.然后简短介绍我们已经发表的工作,即泡利穴中H原子薛定谭方程的解析.进一步.将填隙H的基态波函数和基态能与自由H原子做比较,显示其性质的改变.由此详细论证.填隙H化学活性增加的两个关键的物理原因是,填隙H电离能的明显降低及诱导电矩的存在.我们把这种激活方式简称为“固体表面填隙H的泡利激活”,并讨论它对加氢反应的贡献.同时,对近年来催化研究中一个令人困惑的实验结果给出我们口己的解释.实验明确表明,对加氢反应起关键作用的是过渡金属“表面下的H原子”,它们在加氢反应中非常活跃.而“表面H原子”没有参与加氢反应.我们论证,过渡族金属“表面下的H原子”正是被泡利激活的填隙11.限于讨论多相催化问题(固体表面填隙H原子的催化).但是“泡利激活”原则上可以推广到均相催化中.因为在均相催化中经常使用的催化剂通常也具有类似的泡利穴结构.我们只讨论泡利穴中填隙H的催化,但是原则上不难推广到其他元素.例如用类似方法探讨石墨烯表面填隙锂原子的泡利激活.近来的天文观测中发现,很多有机分子云团中(例如H,0,CH4,C2H2,C2H4-等云团),同时存在一些尺寸约0.001-10 m的尘埃物质(如C颗粒,SiCh颗粒等等).两者的并存使我们猜测,或许这些尘埃物质(包括纳米颗粒)本身就是多相催化剂,其表面存在的“泡利穴”可能对分子的形成有重要贡献.
关键词
固体表面氢
多相催化
泡利排斥
氢化反应
Keywords
heterogeneous catalysis mechanism
Pauli repulsion
Pauli hole
subsurface H atom
hydrogenation
分类号
O643.32 [理学—物理化学]
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被引量
操作
1
固体表面填隙H的诱导电矩对催化的重要贡献
尤峻汉
丁文江
邹建新
刘当波
高海翔
李新昊
《分子催化》
CAS
CSCD
北大核心
2021
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职称材料
2
银河系薄盘形成对核球的动力学影响
张骏凯
沈俊太
周颖颖
《天文学进展》
CSCD
北大核心
2020
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职称材料
3
星系内禀指向对弱引力透镜剪切场信号污染的去除方法
孟现光
姚骥
《天文学进展》
CSCD
北大核心
2019
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职称材料
4
银河系核球中垂向金属丰度梯度的一种可能的动力学起源机制
刘仲
沈俊太
《天文学进展》
CSCD
北大核心
2023
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职称材料
5
固体表面填隙H的化学活性起源于泡利排斥效应
尤峻汉
刘当波
高海翔
《分子催化》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
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