纳米颗粒催化中的静电反应抑制
化学物理
2021-04-14 v2 统计力学
摘要
在非均相催化中，若带电反应物与产物吸附在催化剂上从而排斥接近的反应物，则会出现静电反应抑制。本工作中，我们利用基于粒子的反应-扩散模拟，研究了静电抑制对球形模型纳米颗粒表面催化的单分子反应速率的影响。此外，我们推导了基于近似Debye-Smoluchowski速率理论（适用于扩散控制反应）和修正Langmuir吸附等温线（与反应控制反应相关）的封闭速率方程，以在Debye-Hückel极限下考虑静电抑制。我们研究了在纳米颗粒表面从低到高吸附、以及从表面控制到扩散控制极限（电荷价为1和2）的反应动力学。在扩散控制极限下，对于强吸附和低离子浓度，静电抑制显著减缓反应，这与我们的理论很好地吻合。特别地，速率随吸附亲和力的增加而下降，因为此时抑制性产物以高速率生成。在（慢速）反应控制极限下，静电抑制效应弱得多，正如我们的静电修正Langmuir理论半定量地再现的那样。我们最终提出并验证了一个简单的插值公式，可一般性地描述所有反应速度（“扩散影响”反应）下的静电抑制。
引用
@article{arxiv.2103.17011,
title = {Electrostatic reaction inhibition in nanoparticle catalysis},
author = {Yi-Chen Lin and Rafael Roa and Joachim Dzubiella},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.17011},
year = {2021}
}