最优催化剂电子构型的动力学表达：以氨分解为例
化学物理
2020-08-21 v1 材料科学
摘要
提出并分析了一种关于金属催化剂电子性质的氨分解稳态动力学新模型。该模型基于经典的Temkin-Ertl机理，并根据Wolkenstein电子理论进行修改，通过引入催化剂自由电子的参与来改变吸附物种的化学性质。Wolkenstein原始理论仅适用于半导体，但通过纳入d带模型，该电子理论可推广至金属。对于包含电子步骤的简化和完整反应机理，我们给出了稳态速率方程，其中对金属费米能的依赖呈现出火山形关系。根据动力学模型，催化剂费米能升高并接近与吸附氮分子的反键态时，将增加中性氮分子的比例并促进其脱附。同时，氨分子的强化学吸附通过吸附键中额外自由催化剂电子的参与而容易进行。结果反应速率增强并达到最大值。催化剂费米能进一步升高并接近与氨分子的反键态时，将导致带负电氨分子的比例减小以及脱氢减少。同时，中性氮分子的脱附不受损害地发生。结果反应速率下降。该详细动力学模型与近期在铁、钴和CoFe双金属催化剂上氨分解的实验测量进行了比较。
引用
@article{arxiv.2008.08765,
title = {Kinetic Expression for Optimal Catalyst Electronic Configuration: The Case of Ammonia Decomposition},
author = {Nigora Turaeva and Rebecca Fushimi and Gregory Yablonsky},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.08765},
year = {2020}
}