Fe3O4(001)表面合成氨机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21603199
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0304.化学动力学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Magnetite play an increasingly prominent role in heterogeneous catalysis, drug delivery and spintronics. The surface structure has been well studied by surface analysis techniques and Fe3O4 has attracted continued interest in the past decades. Synthesis of ammonia is one of the most important industry catalytic reactions. Numerous studies on the kinetics and mechanism of this important reaction have been performed on the Fe single crystal surface. They believed this is an atomic reaction and the N2 dissociation is the rate determining step. There is a big gap between Fe and Fe3O4 single crystal surface. We plan to use study the adsorption and reaction of N2 and H2 on the Fe3O4(001) surface with temperature programmed desorption (TPD), scanning tunneling microscopy (STM) and density functional theory calculations. Besides, we want to control the surface defect density by change the surface preparation condition and to get the relationship between N2 dissociation rates, synthesis of ammonia rate and defect density. By this work, we want to get the dynamic information, such as adsorption structure, active sites, elementary reaction process, and the mechanism of synthesis of ammonia.
Fe3O4是一种重要的金属氧化物,被广泛应用到工业催化、生物制药和自旋电子器件等领域。表面分析技术的进步使得Fe3O4(001)表面的原子结构和电子结构逐渐清晰,Fe3O4的成为表面研究的新热点。合成氨工业作为基础化工之一,在国民经济中具有举足轻重的地位。此前,在Fe单晶表面开展的合成氨机理研究认为氮原子和氢原子是反应的活性物种,N2在铁触媒表面的解离是合成氨反应的决速步骤。但Fe单晶与Fe3O4存在较大差异,因此本项目计划使用程序升温脱附谱(TPD)和扫描隧道显微镜(STM)并结合密度泛函理论(DFT)计算研究N2和H2在Fe3O4(001)表面的吸附和反应,特别是吸附构型、反应活性位、表面基元过程等动力学信息,从微观水平理解合成氨机理和金属氧化物表面的催化过程。此外,通过改变样品制备方法控制表面缺陷浓度,研究缺陷和温度对合成氨效率的影响,为构建新型高效催化剂提供指导。

结项摘要

本项目按照原定计划,发展了一套高精度、低成本的精密程序升温脱附(TPD)系统,并利用TPD技术、光电子能谱技术及密度泛函理论计算,研究了Fe3O4(001)表面合成氨机理。通过对NH3在Fe3O4表面的吸附位点及反应过程的详细研究,发现NH3在该表面的吸附为吸热过程,NH3容易吸附在八配位的Fe原子表面并失去一个H原子,形成NH2与OH结构。TPD结果发现有NO生成,且NH3在Fe3O4(001)表面可能以多聚物或环形结构吸附,表现出与H2O在该表面的吸附不同的吸附规律,对Fe3O4表面合成氨机理有了进一步的认识。此外,通过本项目我们对小分子在Fe3O4表面的吸附和催化反应动力学有了进一步的理解和认识,掌握了Fe3O4(001)重构表面的制备和表征方法。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Design, Symthesis and High HER Performances of 3D Ni/Mo Sulfide on Ni Foam
镍泡沫上 3D Ni/Mo 硫化物的设计、合成和高性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ChemCatChem
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Chong Liang;Wei Cao;Linsen Zhou;Pan Yang;Xiaochong Zhao;Pengxiang Zhao;Ruizhi Qiu;Lijun Yang;Qing-song Huang;Didier Astruc
  • 通讯作者:
    Didier Astruc
Deuterium Kinetic Isotop Effect in the Photocatalyzed Dissociation of Methanol on TiO2(110)
TiO2(110) 光催化解离甲醇中的氘动力学同位素效应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    The Journal of Physcical Chemistry C
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tianjun Wang;Qunqing Hao;Zhiqiang Wang;Xinchun Mao;Zhibo Ma;Zefeng Ren;Dongxu Dai;Chuanyao Zhou;Xueming Yang
  • 通讯作者:
    Xueming Yang

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其他文献

射频等离子体离子能量分布特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    核聚变与等离子体物理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邢海龙;金伟;代波;任勇;梁传辉;毛新春;王东平;王小英;陈长安
  • 通讯作者:
    陈长安
TiO2(110)表面缺陷对甲醇光解离的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    Chemical Science
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    马志博;任泽峰;任泽峰;毛新春;毛新春;戴东旭;戴东旭;杨学明;杨学明
  • 通讯作者:
    杨学明

其他文献

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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]
      
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