Quantum-Chemical Modeling of Ag/CeO2 Nanoscale Catalysts

E. A. Shor; Шор Е. А.; A. M. Shor; Шор А. М.; V. A. Nasluzov; Наслузов В. А.

doi:10.31857/S0044453723050242

Квантово-химическое моделирование Ag/CeO₂ наноразмерных катализаторов

Авторы: Шор Е.А.¹, Шор А.М.¹, Наслузов В.А.¹
Учреждения:
1. Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр СО РАН”, Институт химии и химической технологии СО РАН
Выпуск: Том 97, № 5 (2023)
Страницы: 634-644
Раздел: ФИЗИКА И ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Статья получена: 27.02.2025
Статья опубликована: 01.05.2023
URL: https://freezetech.ru/0044-4537/article/view/668736
DOI: https://doi.org/10.31857/S0044453723050242
EDN: https://elibrary.ru/HMJLRS
ID: 668736

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация

В обзоре обобщены результаты расчетов методом функционала плотности атомов и малых кластеров серебра на поверхностях наноструктурированного оксида церия (IV), а также адсорбции и превращений молекул О₂ и СО на этих системах. При моделировании поверхности оксида церия использована стехиометрическая наночастица Ce₂₁O₄₂, имеющая нанограни {100} и {111} с адсорбционными центрами, содержащими четыре и три атома кислорода. Показано, что О₄-центр является селективным центром адсорбции для атомов металлов. Атом серебра на О₃-центре менее стабилен, однако, он проявляет большую способность в активации молекулы О₂. Приведено сравнение полученных результатов расчетов на гранях {100} и {111} наночастицы Ce₂₁O₄₂ с данными для бесконечных поверхностей CeO₂(100) и CeO₂(111). Показана эффективность атомарных комплексов Ag/Ce₂₁O₄₂ в реакции окисления оксида углерода.

Ключевые слова

оксид церия, серебро, адсорбция, окисление CO, метод функционала плотности

Список литературы

Muravev V., Simons J.F.M., Parastaev A. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2022. V. 61. e202200434.
Boronin A.I., Slavinskaya E.M., Figueroba A. et al. // Appl. Catal. B Env. 2021. V. 286. 119931.
Grabchenko M.V., Mamontov G.V., Zaikovskii V.I. et al. // Ibid. 2020. V. 260. 118148.
Kibis L.S., Svintsitskiy D.A., Kardash T.Yu. et al. // Appl. Cat. A.: Gen. 2019. V. 570. P. 51.
Bera P., Patil K.C., Hegde M.S. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2000, V. 2. P. 3715.
Guo C., Wei S., Zhou S. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces 2017. V. 9. P. 26107.
Carraro F., Fapohunda A., Paganini M.C. et al. // ACS Appl. Nano Mater. 2018. V. 1. P. 1492.
Fan L., Fujimoto K. // J. Catal. 1997. V. 172. P. 238.
Farmer J.A., Campbell C.T. // Science. 2010. V. 329. P. 933.
Spezzati G., Su Y., Hofmann J.P. et al. // ACS Catal. 2017. V. 7. P. 6887.
Machida M., Murata Y., Kishikawa K. et al. // Chem. Mater. 2008. V. 20. P. 4489.
Pentyala P., Deshpande P.A // Ind. Eng. Chem. Res. 2019. V. 58. P. 7964.
Liberto G., Tosoni S., Cipriano L.A. et al. // Acc. Mater. Res. 2022. V. 3. P. 986.
Paier J., Penschke C., Sauer J. // Chem. Rev. 2013. V. 113. P. 3949.
Spezzati G., Benavidez A.D., DeLaRiva A.T. et al. // Appl. Catal. B 2019. V. 243. P. 36.
Branda M.M., Ferrulo R.M., Causà M. et al. // J. Phys. Chem. C. 2011. V. 115. P. 3716.
Sun C., Li H., Chen L. // Energy Environ. Sci. 2012. V. 5. P. 8475.
Bruix A., Lykhach Y., Matolínová I. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2014. V. 53. P. 10525.
Figueroba A., Kovács G., Bruix A. et al. // Catal. Sci. Technol. 2016. V. 6. P. 6806.
Sk M.A., Kozlov S.M., Lim K.H. et al. // J. Mater. Chem. A. 2014. V. 2. P. 18329.
Kozlov S.M., Neyman K.M. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2014. V. 16. P. 7823.
Bruix A., Neyman K.M. How to design models for ceria nanoparticles: challenges and strategies for describing nanostructured reducible oxides. In: Computational Modelling of Nanoparticles. Eds. S.T. Bromley, S.M. Woodley, Series: V. 12: Frontiers of Nanoscience, Oxford: Elsevier. 2019. P. 55–99.
Migani A., Vaysilov G.N., Bromley S.T. et al. // J. Mater. Chem. 2011. V. 20. P. 10535.
Boronat M., López-Ausens T., Corma A. // Surf. Sci. 2016. V. 648. P. 212.
Kresse G. // Phys. Rev. B. 1993. V. 47. P. 558.
Kresse G. // Ibid. 1996. V. 54. P. 11169.
Blöchl P.E. // Ibid. B. 1994. V. 50. P. 17953.
Kresse G., Joubert D. // Phys. Rev. B. 1999. V. 59. P. 1758.
Rohrbach A., Hafner J., Kresse G. // J. Phys.: Condens. Matter. 2003. V. 15. P. 979.
Perdew J.P., Chevary J.A., Vosko S.H. et al. // Phys. Rev. B. 1992. V. 46. P. 6671; Erratum. Phys. Rev. B. 1993. V. 48. P. 4978.
Vayssilov G.N., Migani A., Neyman K. // J. Phys. Chem. C. V. 2011. V. 115 P. 16081.
Bruix A., Migani A., Vayssilov G.N. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2011. V. 13. P. 11384.
Migani A., Vayssilov G.N., Bromley S.T. // Chem. Comm. 2010. V. 46. P. 5936.
Branda M.M., Hernández N.C., Sanz J.F. et al. // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. P. 1934.
Monkhorst H.J., Pack J.D. // Phys. Rev. B. 1976. V. 13. P. 5188.
Nasluzov V.A., Ivanova-Shor E.A., Shor A.M. et al. // Surf. Sci. 2019. V. 681. P. 38.
Chen L.-J., Tang Y., Cui L. et al. // J. Power Sources. 2013. V. 234. P. 69.
Tang Y., Zhang H., Cui L. et al. // Ibid. 2012. V. 197. P. 28.
Preda G., Pacchioni G. // Catal. Today. 2011. V. 177 P. 31.
Shor A.M., Laletina S.S., Ivanova-Shor E.A. et al. // Comp. Theor. Chem. 2018. V. 1144. P. 56.
Klacar S., Hellman A., Panas I. et al. // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. P. 12610.
Benedetti F., Luches P., Spadaro M.C. et al. // J. Phys. Chem. C. 2015. V. 119. P. 6024.
Наслузов В.А., Нейман К., Шор А.М. и др. // Ж. СФУ. Сер. Химия. 2016. Т. 9. С. 281.
Zhao Y., Teng B.-T., Wen X.-D. et al. // J. Phys. Chem. C. 2012. V. 116. P. 15986.
Preda G., Migani A., Neyman K.M. et al. // Ibid. 2011. V. 115. P. 5817.
Shor A.M., Laletina S.S., Ivanova-Shor E.A. et al. // Surf. Sci. 2014. V. 630. P. 265.
Shimizu K., Kawachi H., Satsuma A. // Appl. Catal. B. 2010. V. 96. P. 169.
Nasluzov V.A., Ivanova-Shor E.A., Shor A.M. et al. // Materials. 2021. V. 14. 6888.
Hulva J., Meier M., Bliem R. et al. // Science. 2021. V. 371. P. 375.
Wu Z., Li M., Overbury S.H. // J. Catal. 2012. V. 285. P. 61.
Chen S., Cao T., Gao Y. et al. // J. Phys. Chem. C 2016. V. 120. P. 21472.
Binet C., Badri A., Boutonnet-Kizling M. et al. // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1994. V. 90. P. 1023.
Kafafi Z.H., Hauge R.H., Billups W.E. et al. // Inorg. Chem. 1984. V. 23. P. 177.
Vayssilov G.N., Mihaylov M., Petkov P.S. et al. // J. Phys. Chem. C. 2011. V. 115. P. 23435.