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IMR OpenIR  > 中国科学院金属研究所  > 会议论文

题名: 杂原子调控纳米碳材料催化能力的理论研究
作者: 李波;  苏党生
出版日期: 2014
会议日期: 2014
摘要: 纳米结构碳材料例如石墨烯,碳纳米管,纳米金刚石等作为一类新型的催化剂材料已经应用在各种不同的化学反应中,并且展现出了可以替代传统金属催化剂材料的前景[1-4]。通过理论化学计算研究了纳米碳材料上氧、氮、硼等杂原子在调控催化剂性质中的重要作用。首先利用局域Fukui函数计算考察在碳材料上各种氧官能团的得失电子能力即Lewis酸碱性。通过几种不同的活性指标给出了氧官能团亲核能力的强弱次序。说明了在不同缺陷位,氧官能团活性的变化情况。其次,在碳材料骨架中掺杂氮原子对于烷烃氧化脱氢和乙炔卤化反应的催化效果都有着显著地促进作用。碳材料骨架中的氮原子可以增强在氧化脱氢反应中生成烯烃的脱附,从而提高选择性。在乙炔卤化反应中,氮原子的掺杂可以增强反应物乙炔的吸附,从而提高反应活性。计算结果表明氮原子的掺杂可以有效的改变纳米碳材料催化剂的酸碱性。具体来说通过引入氮原子催化剂碱性得到了显著的提高,说明掺氮是一种改变催化剂性质的有效手段。最后,探索了掺杂硼原子碳纳米管催化剂在甲烷部分氧化反应中的催化能力。硼的掺杂改变了周围碳原子的化学活性,促进了氧分子的分解吸附。计算表明缺陷位在反应中具有重要作用,并且和金属催化剂反应机理的进行了比较。通过以上的研究工作初步总结杂原子调控纳米碳材料催化剂性质的一般规律,提出进一步优化催化剂性能的方法。
会议名称: 中国化学会第十二届全国量子化学会议
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李波,苏党生. 杂原子调控纳米碳材料催化能力的理论研究[C].2014,516.
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