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题名固体表面填隙H的诱导电矩对催化的重要贡献
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作者
尤峻汉
丁文江
邹建新
刘当波
高海翔
李新昊
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机构
上海交通大学物理与天文学院天文系
上海交通大学上海粒子物理和宇宙学重点实验室
上海交通大学致远学院
上海交通大学氢科学中心
上海交通大学化学系
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出处
《分子催化》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期415-427,I0001,I0002,共15页
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基金
国家自然科学基金(No.U1631101,11665022,11233006)
上海市自然科学基金(16ZR1417200).
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文摘
我们在近期发表的工作中曾经指出,固体表面对填隙氢常施加泡利排斥作用,造成H原子性质的改变,增加其化学活性.简称为‘填隙H的泡利激活’.我们撰写此文目的是进一步定量地确认这一激活的真实性.着重说明,泡利激活产生填隙H的诱导电矩,它对催化起到关键作用.我们首先以简单双原子分子为例详细说明,形成分子共价键必须满足两个前提条件,即两原子密接时,必须满足‘基态能量趋同’和‘宇称匹配’(两个原子波固有的空间反演对称性相互适配)的要求.进而论证,泡利激活的表面填隙H充分满足这两个条件,原因是填隙H的诱导电矩对外来参与成键的原子(分子)的空间取向和能量具有显著的调制作用.经过严格论证,正是这种双重调制作用,使两个原子在碰撞时刻的基态能量必然趋同,同时达到宇称匹配.我们还强调,固体表面孔穴的尺寸必须和填隙H原子半径相匹配,才能保证泡利激活机制的成功运作.由此提供了对指定的化学反应如何选择催化剂的明确标准,这在应用中具有参考价值.我们将此泡利激活机制应用于一个实际而简单的化学反应,对以镍(Ni)为多相催化剂合成二氢化镁(MgH_(2))做出计算和定量分析.具体说明在这一反应中选择有效催化剂的办法.形象地演示了正是泡利激活填隙H电矩的双重调制作用促成了共价键Mg-H的形成,从而在理论上确认了泡利激活催化机制的合理性.最后提出一些预期的结论,期待得到实验的检验.
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关键词
多相催化机制
泡利激活
表面/表面下的填隙h
诱导电矩
氢化反应
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Keywords
heterogeneous catalysis mechanism
Pauli activation
surface and/or subsurface hydrogen
induced dipole
hydrog enation
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分类号
O643.32
[理学—物理化学]
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