Н-спілловер насиченим каталітичним нейтралізатором: доемпіричне термодинамічне вивчення

Краткое содержание

H-Spillover through the Catalyst Saturation: An Ab Initio Thermodynamics Study

Abhishek K. Singh, Morgana A. Ribas, and Boris I. Yakobson

Department of Mechanical Engineering and Materials Science, Department of Chemistry, and The Richard E. Smalley Institute for Nanoscale Science and Technology, Rice University, Houston, Texas 77005

Н-спілловер  насиченим каталітичним нейтралізатором: доемпіричне термодинамічне вивчення

Феномен  спілловера водню в деяких процесах каталітичного гідрування на поліфункціональних каталізаторах не піддається сумніву. Проте залишається відкритим  питання механізму спілловера у сполученнях атому водню у графені (прошарку атомів водню) замість формування термодинамічно доцільного H_2.  Використовуючи доемпіричні підрахунки, автори статті  демонструють, що насичений каталітичний нейтралізатор забезпечує адсорбцію водню на рецептор шляхом підвищення хімічного потенціалу Н на бажаний рівень спілловера. І хоча енергетично неприйнятно для спілловера мати попередній стан графена, присутність фази гідрогенізованого графена сприяє тому, що спілловер значно покращує зв’язування С-Н. Автори також демонструють, що термодинамічний спілловер може виникати як від окремо розташованого, так і від об’єднаного кластера. Комп’ютерний обрахунок енергії бар’єра руху Н від каталітичного нейтралізатора до гідрогенізованого графена є невеликий (0.7 eV) і може бути змінений при різних температурах.

Окрім того у статті вперше дається пояснення «нано-термодинаміки» спілловера,  а також висуваються гіпотези відносно пошуку матеріалів, використання яких ймовірно є більш ефективним.  Термокомпресія С-Н є дуже важливим фактором для спілловера, в той час як модифікація рецептора призводить до зростання енергії й також сприяє зростанню спілловера ( із певними обмеженнями).