贵金属合金的表面原子成分及几何分布调控分子脱氢机理的理论研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11674091
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2004.凝聚态物质电子结构
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

It is crucial that controlling the CO-pathway in dehydrogenation of organic molecules to design novel catalytic materials. The reaction pathway of dehydrogenation of organic molecules can be efficiently regulated by the surface atomic composition and geometric distribution of alloy materials. Taking surface alloy, intermetallic alloy, and alloy cluster as objects, this project will determine the quantitative relationship between surface atomic composition and geometric distribution of catalysts and reactivity of dehydrogenation of organic molecules. First, We will clarify the quantitative relationship between the electronic structural parameters of alloys (e.g., d-band’s center position, d-band’s shape, and d- or p-band’s occupation) along with atomic geometric features (e.g., surface configuration and atomic coordination) and adsorption energy as well as reaction barrier of dehydrogenation of organic molecules. Second, based on crystal structural databases, we will design stable Pt- or Pd-based intermetallic alloy, screen the surfaces of intermetallic alloy with high catalytic activity, and then determine the number of noble metal atoms on reactive site of surfaces. Finally, we will calculate the reaction pathway of dehydrogenation molecule on bimetallic clusters to understand the mechanism of controlling the reaction activity of molecular dehydrogenation by size, atomic composition, and geometric structure of bimetallic clusters, and explore the application of single-atom alloy nanocatalyst in the reaction of molecular dehydrogenation. The systematic theoretical studies will contribute to the development of alloy nanocatalytic theory.
控制有机分子脱氢反应中生成一氧化碳的反应路径是设计新型催化材料的关键。改变合金体系的表面原子成分及几何分布可有效地调控分子脱氢的反应路径。本项目将以表面合金、金属间化合物合金、以及合金团簇为研究对象,建立分子脱氢的反应活性与催化剂表面的原子成分及几何分布之间的定量关系。首先,弄清合金体系的电子结构特征参数(d带中心位置及d带形状、及d或p带电子填充等)及原子几何特征(表面构型与原子配位数等)与分子吸附能及脱氢反应能垒之间的定量关系。其次,结合晶体结构数据库,设计稳定的Pt-或Pd-基金属间化合物合金,筛选具有高催化活性的金属间化合物合金表面,确定其反应活性位置贵金属原子的数量。最后,通过计算分子在合金团簇上的脱氢反应,弄清团簇的尺寸、原子成分及几何结构等调控分子脱氢反应活性的机理,探索单原子纳米合金催化剂在分子脱氢反应中的应用。系统的理论研究将有助于进一步发展纳米合金催化理论。

结项摘要

利用第一性原理方法精确计算合金体系上影响有机分子脱氢反应活性的关键物理参数(如吸附能和反应能垒),建立脱氢反应活性与合金催化剂微观结构(原子结构与电子结构)之间的定量关系,可以为合理设计高效、低成本催化材料提供可靠的理论参数。通过优化合金材料的晶体结构、表面原子构型及成分,从而达到控制分子脱氢反应过程,提高其反应活性及选择性。项目用第一性原理方法研究系统研究表面合金和金属间化合物合金体系上碳氢分子脱氢/加氢反应的活性与选择性,阐明了表面原子成分、几何分布及尺寸效应等与催化反应机理之间的基本规律,弄清了分子的不同脱氢/加氢反应路径与催化剂反应活性位的原子数量与构型之间的相互依赖关系。具体研究成果包括:.(1)合金精细结构调控甲酸脱氢反应的活性与选择性。Cu-Pd有序合金上,晶体结构类型和原子成分,对于调控HCOOH分解反应的活性与选择性有重要作用。孤立的Pd原子,可以有效的抑制CO产生,但反应活性相对较低。L10-CuPd和L12-CuPd3 有序合金可以作为催化甲酸直接氧化燃料电池的阳极催化电极。同时,Cu-Pd合金体系的晶体结构与成分可有效调控乙炔加氢反应的选择性与活性。Cu3Pd(111)表面上单个的Pd原子几何构型具有高的催化乙炔加氢形成乙烯的能力。对于Cu(111)表面,Pd dimer表现出高的催化选择性与活性。.(2)精确计算分子选择脱氢反应的理论方法。精确地预测金属表面上甲酸分子的吸附及脱氢催化反应的活性与选择性,是理论设计电催化剂的基本要求。铂金属表面催化甲酸脱氢反应中,不同的 vdW修正方法,如PBE + D3,PBE + TS, PBE + TS-SCS, PBE + TS/IH, PBE + MBD@rsSCS,optPBE-vdW,optB88-vdW,和 optB86b-vdW,能精确描述HCOOH分子和表面相互作用。对于反应路径计算,和PBE泛函相比,vdW修正对分解能垒的影响相对较小,但是对于反应速度常数有较大的影响。对催化选择性预测,PBE + dDsC与传统PBE方法表现出高的可靠性。研究结果提出了精确计算分子选择脱氢反应的理论方法,为设计高效、廉价催化材料奠定了可靠的理论基础。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Theoretical investigations of HCOOH decomposition on ordered Cu-Pd alloy surfaces
有序 Cu-Pd 合金表面 HCOOH 分解的理论研究
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2018.08.048
  • 发表时间:
    2018-12
  • 期刊:
    Applied Surface Science
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Yuan Dingwang;Zhang Yong
  • 通讯作者:
    Zhang Yong
Unraveling Reaction Mechanisms of Mo2C as Cathode Catalyst in a Li-CO2 Battery
揭示 Mo2C 作为 Li-CO2 电池阴极催化剂的反应机制
  • DOI:
    10.1021/jacs.9b12868
  • 发表时间:
    2020-04-15
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Yang, Chao;Guo, Kunkun;Wang, Bin
  • 通讯作者:
    Wang, Bin
Effects of van der Waals Dispersion Interactions in Density Functional Studies of Adsorption, Catalysis, and Tribology on Metals
范德华色散相互作用在金属吸附、催化和摩擦学的密度泛函研究中的影响
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.0c02293
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Yuan Dingwang;Zhang Yanning;Ho Wilson;Wu Ruqian
  • 通讯作者:
    Wu Ruqian
Assessment of van der Waals inclusive density functional theory methods for adsorption and selective dehydrogenation of formic acid on Pt(111) surface
范德华包容性密度泛函理论方法对甲酸在 Pt(111) 表面吸附和选择性脱氢的评估
  • DOI:
    10.1039/c9cp03452h
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Physical Chemistry Chemical Physics
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Yuan Dingwang;Liao Heting;Hu Wangyu
  • 通讯作者:
    Hu Wangyu

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

组织不均匀性对铝合金焊接区裂纹的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    电子显微学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘聪;袁定旺;杨修波;刘吉梓;秦芳;刘春辉;陈江华
  • 通讯作者:
    陈江华

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

袁定旺的其他基金

基于高通量计算的金属间化合物催化氮气还原制氨的机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    62 万元
  • 项目类别:
    面上项目
金基二元金属团簇结构及性质的理论研究
  • 批准号:
    10904034
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码