三种Au(111)催化水煤气变换反应机理的比较 被引量：8

1

作者 刘晓明 倪哲明 +3 位作者 姚萍 胥倩 毛江洪 王巧巧 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1599-1606,共8页

采用密度泛函理论对三种水煤气变换反应(WGSR)机理(氧化还原机理、羧基机理、甲酸基的生成机理)在Au(111)面上的反应历程进行详细讨论.通过对表面吸附物种(H2O、CO、OH、O、H、CO2、COOH、HCOO)的吸附行为进行研究,得到最佳活性吸附中心... 采用密度泛函理论对三种水煤气变换反应(WGSR)机理(氧化还原机理、羧基机理、甲酸基的生成机理)在Au(111)面上的反应历程进行详细讨论.通过对表面吸附物种(H2O、CO、OH、O、H、CO2、COOH、HCOO)的吸附行为进行研究,得到最佳活性吸附中心.对三种机理中的14个基元反应的活化能进行分析,得出WGSR在Au(111)上按照羧基机理和氧化还原机理进行的可能性较大,按照甲酸基的生成机理进行的可能性较小.相比较羧基机理和氧化还原机理,反应更有可能按照羧基机理进行,最佳反应途径为H2O-H→OH+CO→COOH+OH→CO2. 展开更多

关键词 密度泛函理论 AU(111)表面 反应机理

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水滑石限域空间中Cl^-与H2O的超分子作用 被引量：11

2

作者 胥倩 倪哲明 +2 位作者 潘国祥 陈丽涛 刘婷 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2008年第4期601-606,共6页

构建水滑石(LDHs-Cl-yH2O)周期性计算模型,选用密度泛函理论-赝势平面波法对模型进行几何全优化,从结构参数、Mulliken电荷布居、态密度(DOS)、能量等角度研究层间Cl-和水分子的分布形态以及与LDHs层板间的超分子作用.计算结果表明,LDHs... 构建水滑石(LDHs-Cl-yH2O)周期性计算模型,选用密度泛函理论-赝势平面波法对模型进行几何全优化,从结构参数、Mulliken电荷布居、态密度(DOS)、能量等角度研究层间Cl-和水分子的分布形态以及与LDHs层板间的超分子作用.计算结果表明,LDHs-Cl主客体间存在着较强的超分子作用,主要包括静电和氢键作用.LDHs-Cl层间引入水分子后,随着水分子数的增加,层间距逐渐增大后趋于平衡.水合过程中氢键作用比静电作用更占优势,layer-water型氢键要略强于anoin-water型氢键.当y=1,2时,Cl-与水分子所在平面以平行层板的方式存在于LDHs层板间,并且与两层板的距离基本相等;当y=3,4时,Cl-与水分子则以偏向某一层的方式随机地存在于LDHs层板间.随着层间水分子增加,LDHs-Cl-yH2O由离子型晶体向分子型晶体转化,LDHs-Cl的水合具有饱和量. 展开更多

关键词 水滑石 超分子作用 水合能 密度泛函理论

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铜镁铝三元水滑石的姜-泰勒效应 被引量：11

3

作者 刘娇 姚萍 +2 位作者 倪哲明 李远 施炜 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2011年第9期2088-2094,共7页

采用密度泛函理论(DFT),用CASTEP程序模块,对类水滑石(CuxMg3-xAl-LDHs,x=0-3)周期性模型进行几何全优化,通过分析各体系的结构参数、电子排布、氢键、Mulliken电荷布居、结合能,总结出体系中的姜-泰勒效应和结构稳定性规律.结果表明,姜... 采用密度泛函理论(DFT),用CASTEP程序模块,对类水滑石(CuxMg3-xAl-LDHs,x=0-3)周期性模型进行几何全优化,通过分析各体系的结构参数、电子排布、氢键、Mulliken电荷布居、结合能,总结出体系中的姜-泰勒效应和结构稳定性规律.结果表明,姜-泰勒效应不仅存在于d轨道未排满的Cu2+中,在p轨道未排满的Mg2+中也可能存在,且未饱和的d、p轨道共同影响着金属离子姜-泰勒畸变的大小.在CuxMg3-xAl-LDHs(x=0-3)中,铝八面体和镁八面体分别以稳定的拉长的八面体形式存在.而随着Cu2+的增加,铜八面体逐渐从压扁的八面体向稳定的拉长的八面体形式转变,体系获得了逐渐增多的姜-泰勒稳定化能.总体上,随着Cu2+的增加,体系中姜-泰勒效应导致的畸变使主客体间的氢键和静电作用力均有减弱趋势,且体系的结合能绝对值逐渐减小,故体系稳定性下降.这有助于从理论上进一步认识含铜水滑石的姜-泰勒效应. 展开更多

关键词 水滑石 姜-泰勒效应 密度泛函理论 结合能Mulliken布居

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Au(111)面上噻吩加氢脱硫反应机理的理论研究 被引量：12

4

作者 倪哲明 施炜 +1 位作者 夏明玉 薛继龙 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2353-2362,共10页

采用密度泛函理论方法研究了噻吩在Au(111)面上的吸附模式,并探讨了其在Au(111)面上可能的加氢脱硫反应机理,对不同机理下各个基元反应的过渡态进行了筛选,得到了各个步骤的能量变化及所需活化能.计算结果表明,噻吩在Au(111)面上以S端... 采用密度泛函理论方法研究了噻吩在Au(111)面上的吸附模式,并探讨了其在Au(111)面上可能的加氢脱硫反应机理,对不同机理下各个基元反应的过渡态进行了筛选,得到了各个步骤的能量变化及所需活化能.计算结果表明,噻吩在Au(111)面上以S端倾斜吸附在Top位时最稳定.直接脱硫机理表明,其所需活化能较低,升高温度有利于提高脱硫反应产率,但脱硫产物较难控制;间接脱硫机理表明,脱硫反应最可能按照加氢异构方式进行,降低温度有利于脱硫反应产率的提高.随着反应的进行,噻吩环中的C—S键键长逐渐增大,键能逐渐减小,有利于C—S键断裂,具体步骤为:(1)C4H4S+H2→α,α-C4H6S;(2)α,α-C4H6S+H2→C4H8S;(3)C4H8S+H2→C4H10+S,其中S原子的脱去步骤所需活化能最高,为反应的限速步骤. 展开更多

关键词 密度泛函理论 Au（111）面 噻吩加氢脱硫 反应机理

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二价金属离子对含铜水滑石结构稳定性的影响 被引量：6

5

作者 倪哲明 刘娇 +2 位作者 薛继龙 李远 施炜 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2012年第7期1714-1720,共7页

通过构建不同的二价金属离子(M2+=Mg2+,Ca2+,Zn2+,Cd2+,Ni2+,Co2+)部分取代铜离子形成CuM2Al水滑石(CuM2Al-LDHs)的周期性模型,基于密度泛函理论(DFT),用CASTEP程序模块对周期性模型进行几何全优化和性质计算,通过分析各体系的结构参数... 通过构建不同的二价金属离子(M2+=Mg2+,Ca2+,Zn2+,Cd2+,Ni2+,Co2+)部分取代铜离子形成CuM2Al水滑石(CuM2Al-LDHs)的周期性模型,基于密度泛函理论(DFT),用CASTEP程序模块对周期性模型进行几何全优化和性质计算,通过分析各体系的结构参数、电子排布、Mulliken电荷布居、氢键、结合能,总结出含铜水滑石体系结构的稳定性规律.计算结果表明:在CuM2Al-LDHs体系中,主客体间作用力对层板厚度的影响占主要因素;M离子对中心三价铝离子的影响较小,对二价铜离子的影响较大,其中价电子均匀排布的M离子对铜的畸变影响小于价电子不均匀排布的M离子.另外在价电子均匀排布的CuM2Al-LDHs体系中,主客体间的静电作用力和氢键强度逐渐增强.总体上,随着M离子周期数的增加,体系的畸变角增大,结合能绝对值逐渐减小,体系的稳定性下降.价电子不均匀排布的CuCo2Al-LDHs体系的稳定性最差.这有助于从理论上更好地认识含铜水滑石的合成规律. 展开更多

关键词 含铜水滑石 稳定性 Mulliken布居 密度泛函理论 姜泰勒效应

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糠醛在Pt(111)表面的吸附和脱碳反应 被引量：7

6

作者 倪哲明 夏明玉 +1 位作者 施炜 钱萍萍 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1916-1922,共7页

采用广义梯度近似的密度泛函理论并结合平板模型的方法,优化了糠醛分子在Pt(111)面的吸附模型,并探究了糠醛脱碳反应形成呋喃的机理.结果表明:吸附后糠醛分子环上的C―H(O)键及支链―CHO相对于金属表面倾斜上翘,分子平面被扭曲,易于呋... 采用广义梯度近似的密度泛函理论并结合平板模型的方法,优化了糠醛分子在Pt(111)面的吸附模型,并探究了糠醛脱碳反应形成呋喃的机理.结果表明:吸附后糠醛分子环上的C―H(O)键及支链―CHO相对于金属表面倾斜上翘,分子平面被扭曲,易于呋喃的形成;同时,糠醛分子向Pt表面转移电子0.765e,环中的大π键与Pt(111)表面的d轨道发生较强的相互作用,使得糠醛的芳香性被破坏,环上的碳原子呈现准sp^3杂化.此外,对糠醛脱碳反应中的各反应步骤进行过渡态搜索,通过比较各步骤的活化能,得出糠醛更易先失去支链上的H形成酰基中间体(C_4H_3O)CO,中间体继续脱碳加氢形成产物呋喃.该过程的控速步骤为(C_4H_3O)CO*+*→C_4H_3O*+CO*(*为吸附位),活化能为127.65 kJ·mol^(-1). 展开更多

关键词 Pt(111)面 密度泛函理论 吸附 糠醛 脱碳反应

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镍镁铝类水滑石的超分子结构、电子性质及稳定性 被引量：5

7

作者 倪哲明 李远 +2 位作者 施炜 薛继龙 刘娇 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2012年第9期2051-2056,共6页

以Ni2+同晶取代Mg2+的方式构建镍镁铝类水滑石(HT)的周期性计算模型,通过进行密度泛函理论计算,研究了含镍水滑石的的超分子结构、电子性质及稳定性.结果表明,随着镍离子逐渐取代镁离子,金属离子之间的平均距离逐渐减小,层间距逐渐增大... 以Ni2+同晶取代Mg2+的方式构建镍镁铝类水滑石(HT)的周期性计算模型,通过进行密度泛函理论计算,研究了含镍水滑石的的超分子结构、电子性质及稳定性.结果表明,随着镍离子逐渐取代镁离子,金属离子之间的平均距离逐渐减小,层间距逐渐增大,与实验结果一致.与此同时,电子逐渐从主体层板向客体阴离子传递,导致主客体之间的静电作用力及整体超分子作用力逐渐增强,结合能的绝对值逐渐增大,体系的稳定性增加.在微观结构上,电子传递行为使层板中平均金属―氧键键长逐渐减小,且金属配位角的畸变情况得到一定程度的缓解,这些变化都有利于形成更稳定的体系,说明镍铝类水滑石在理论上比镁铝水滑石更稳定. 展开更多

关键词 镍镁铝类水滑石 密度泛函理论 微观结构 电子性质 稳定性

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铜锌镁铝四元水滑石的微观结构及其姜-泰勒畸变 被引量：8

8

作者 王力耕 施炜 +3 位作者 姚萍 倪哲明 李远 刘娇 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2012年第1期58-64,共7页

采用密度泛函理论(DFT),选取CASTEP程序模块,对铜锌镁铝四元水滑石[(M)-IV-LDHs(M=Cu,Zn,Mg,Al)]周期性模型进行几何全优化,从各体系的结构参数、电子排布、Mulliken电荷布居、结合能、氢键等方面,研究了体系中的姜-泰勒效应、氯离子位... 采用密度泛函理论(DFT),选取CASTEP程序模块,对铜锌镁铝四元水滑石[(M)-IV-LDHs(M=Cu,Zn,Mg,Al)]周期性模型进行几何全优化,从各体系的结构参数、电子排布、Mulliken电荷布居、结合能、氢键等方面,研究了体系中的姜-泰勒效应、氯离子位置对层板畸变及体系稳定性的影响.优化结果表明,姜-泰勒效应不仅存在于d轨道未排满的Cu2+中,也存在于理论上d轨道排满的Zn2+与p轨道未排满的Mg2+中.氯离子排在金属上方的体系,其金属畸变程度大于氯离子排在非金属上方的体系.同时,对于本文选取的8个CuAl-IV-LDHs体系,结合能绝对值按照1-8号逐渐降低,体系的稳定性下降,最终转变为不稳定的压扁的八面体构型.这有助于从理论上对含铜四元水滑石的姜-泰勒效应进一步认识. 展开更多

关键词 四元含铜水滑石 密度泛函理论 姜-泰勒效应

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层间阴离子对四元水滑石超分子作用力的影响(英文) 被引量：3

9

作者 胡军 施炜 +2 位作者 倪哲明 刘娇 薛继龙 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2013年第3期491-497,共7页

构建一价阴离子(X=F-,Cl-,Br-,I-,NO-3,OH-)插层铜锌镁铝四元水滑石(CuZnMgAl-X)周期性计算模型,采用密度泛函理论(DFT),选取CASTEP程序模块,对体系进行几何全优化,从结合能、结构参数、Mulliken布居、氢键布居、态密度等角度研究了不... 构建一价阴离子(X=F-,Cl-,Br-,I-,NO-3,OH-)插层铜锌镁铝四元水滑石(CuZnMgAl-X)周期性计算模型,采用密度泛函理论(DFT),选取CASTEP程序模块,对体系进行几何全优化,从结合能、结构参数、Mulliken布居、氢键布居、态密度等角度研究了不同层间阴离子的分布形态以及其对主客体间超分子作用的影响.结果表明,随着CuZnMgAl-X体系层间阴离子电负性的减弱,电子逐渐从层间阴离子向层板发生转移,主客体间静电作用力逐渐减小,氢键强度逐渐降低,禁带宽度逐渐变窄,体系电子更易向高能级发生跃迁,稳定性逐渐下降.此外,Cu的掺杂使得CuZnMgAl-X体系的价带顶向高能量处发生偏移,禁带宽度较传统水滑石体系更窄,稳定性更低,进一步解释了含铜水滑石较难合成的原因. 展开更多

关键词 密度泛函理论 铜锌镁铝四元水滑石 不同层间阴离子 超分子作用力

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镁锡水滑石中的超分子作用 被引量：3

10

作者 姚萍 倪哲明 +3 位作者 胥倩 毛江洪 刘晓明 王巧巧 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2010年第1期175-182,共8页

通过构建镁锡水滑石(Mg3Sn-LDHs-yH2O)周期性计算模型,基于密度泛函理论,用CASTEP程序模块,进行模型的几何全优化.对各体系的结构参数、Mulliken电荷布居、态密度(DOS)、逐级水合能等进行分析,探究客体CO320-和H2O的分布形态及其与主体... 通过构建镁锡水滑石(Mg3Sn-LDHs-yH2O)周期性计算模型,基于密度泛函理论,用CASTEP程序模块,进行模型的几何全优化.对各体系的结构参数、Mulliken电荷布居、态密度(DOS)、逐级水合能等进行分析,探究客体CO320-和H2O的分布形态及其与主体层板的超分子作用.结果表明,[Mg6Sn2(OH)16]4+层间插入客体阴离子CO320-和水分子后,主客体间存在着较强的超分子作用力,主要包括静电和氢键作用,且氢键作用在水合过程中起主导作用,总体上层板-水(L-W)型/层板-阴离子(L-A)型氢键强度要强于阴离子-水(A-W)型/水-水(W-W)型氢键.随着层间水分子的增多,层间距先增大后又稍降低.当y=0、1时,客体所在的平面与主体层板平行,且与两层板的距离基本相等;当y=2、3时,客体以偏向某一层板的形式存在.与层间H2O相比,层间阴离子CO230-对体系态密度的影响更显著,层板与CO320-的总体作用力大于与H2O的总体作用力.随着水分子数的增加,Mg3Sn-LDHs-yH2O体系的逐级水合能绝对值逐渐降低,说明Mg3Sn-LDHs的水合程度不会无限增加,而是具有饱和量. 展开更多

关键词 密度泛函理论 水滑石 超分子作用 逐级水合能 态密度

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层间水含量对Mg_3Al-LDHs-Cl力学特性的影响 被引量：3

11

作者 倪哲明 胥倩 +2 位作者 姚萍 毛江洪 刘晓明 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2009年第11期2325-2328,共4页

构建水滑石(Mg3Al-LDHs-Cl-nH2O)周期性计算模型,采用密度泛函理论-赝势平面波法的CASTEP/LDA(局域密度近似)程序,在CA-PZ水平上对模型进行几何全优化和弹性常数计算.从弹性常数Cij、切变模量、杨氏模量和泊松比等方面研究了层间水分子... 构建水滑石(Mg3Al-LDHs-Cl-nH2O)周期性计算模型,采用密度泛函理论-赝势平面波法的CASTEP/LDA(局域密度近似)程序,在CA-PZ水平上对模型进行几何全优化和弹性常数计算.从弹性常数Cij、切变模量、杨氏模量和泊松比等方面研究了层间水分子含量(n)对材料力学性质的影响.计算结果表明,层间水分子含量对材料的力学性质有很大的影响.层间水分子能提高体系总体的抗压性能,当n=1时,材料的抗压性能最好;当n=2时,材料的抵抗剪切变形的能力最差,体系最柔软.层间水分子对材料杨氏模量的影响较大,对泊松比的影响并不明显.且层间水分子对材料横向的力学性能起到平均化作用,最终使材料在x轴和y轴方向上的抗压性能和膨胀率趋于一致. 展开更多

关键词 密度泛函理论 水滑石 弹性常数 层间水含量

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层间水分子含量对铜铁水滑石超分子作用力的影响 被引量：7

12

作者 施炜 胡军 +2 位作者 倪哲明 李远 刘娇 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1869-1876,共8页

构建铜铁水滑石[Cu3Fe-LDHs-yH2O (y=0-2)] 周期性计算模型, 采用密度泛函理论 (DFT), 选取CASTEP程序模块, 对体系进行几何全优化. 从结构参数、氢键、Mulliken电荷布居、逐级水合能等角度研究了层间NO3-和H2O的分布形态及其与水滑石(L... 构建铜铁水滑石[Cu3Fe-LDHs-yH2O (y=0-2)] 周期性计算模型, 采用密度泛函理论 (DFT), 选取CASTEP程序模块, 对体系进行几何全优化. 从结构参数、氢键、Mulliken电荷布居、逐级水合能等角度研究了层间NO3-和H2O的分布形态及其与水滑石(LDHs)层板的超分子作用, 探究了水分子数目对体系姜-泰勒效应的影响. 结果表明: Cu3Fe-LDHs-yH2O主客体间存在着较强的超分子作用力, 主要包括氢键和静电作用, 其中氢键作用在水合过程中起主导作用, 氢键强度的顺序是层板-阴离子(L-A)型>阴离子-水(A-W)型>层板-水(L-W)型>水-水(W-W)型; 随着层间水分子数的增加, 层间距先略微降低后显著升高, Cu3Fe-LDHs体系的 Cu―O八面体被逐渐拉长, 层板Cu2+的姜-泰勒畸变程度逐渐增大, 体系的逐级水合能绝对值逐渐降低, 说明Cu3Fe-LDHs的水合程度不会无限增加, 而是具有一个饱和值. Cu3Fe-LDHs-1H2O构型接近理想六方晶胞, 层板金属畸变程度最小, 稳定性最高, 层间距与实验值较吻合, 推测其为实验上合成的Cu3Fe-LDHs较稳定的构型. 展开更多

关键词 密度泛函理论:铜铁水滑石:超分子作用力:姜-泰勒效应:逐级水合能

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