苯乙烯在Ag(111)和Ag(110)表面环氧化反应结构敏感性的理论研究

王晨 魏子章 吕永康 邢斌 王贵昌

引用本文: 王晨, 魏子章, 吕永康, 邢斌, 王贵昌. 苯乙烯在Ag(111)和Ag(110)表面环氧化反应结构敏感性的理论研究[J]. 物理化学学报, doi: 10.3866/PKU.WHXB201302043 shu
Citation:  WANG Chen, WEI Zi-Zhang, LÜ Yong-Kang, XING Bin, WANG Gui-Chang. Theoretical Investigation of Structure-Sensitivity of Styrene Epoxidation on Ag(111) and Ag(110) Surfaces[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, doi: 10.3866/PKU.WHXB201302043 shu

苯乙烯在Ag(111)和Ag(110)表面环氧化反应结构敏感性的理论研究

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21078252)资助项目 (21078252)

摘要:

采用密度泛函理论(DFT)对苯乙烯在Ag(110)表面和Ag(111)表面的环氧化反应进行了计算研究. 经计算, 在Ag(110)表面预吸附氧原子更易吸附在3 重穴位(3h), 吸附能为-3.59 eV; 在Ag(111)表面预吸附氧原子的最稳定吸附位是fcc 位, 吸附能为-3.69 eV. 苯乙烯的环氧化反应过程首先经过一个金属中间体, 然后再进一步反应变为产物, 其中经过直链中间体较支链中间体更加有利. Ag(110)面的反应活化能一般大于Ag(111)面的, 并且微观动力学模拟结果表明, Ag(111)表面生成环氧苯乙烷的选择性要明显高于Ag(110)表面(0.38 与 0.003), 原因是Ag(111)面环氧化反应活化能小于苯乙醛及燃烧中间体的活化能, 而在Ag(110)上正相反.

English

    1. [1]

      (1) Barteau, M. A. Surf. Sci. 2006, 600, 5021. doi: 10.1016/j.susc.2006.09.024

      (1) Barteau, M. A. Surf. Sci. 2006, 600, 5021. doi: 10.1016/j.susc.2006.09.024

    2. [2]

      (2) Klust, A.; Madix, R. J. Surf. Sci. 2006, 600, 5025. doi: 10.1016/j.susc.2006.08.049(2) Klust, A.; Madix, R. J. Surf. Sci. 2006, 600, 5025. doi: 10.1016/j.susc.2006.08.049

    3. [3]

      (3) Serafin, J. G.; Liu, A. C.; Seyedmonir, S. R. J. Mol. Catal. A:Chem. 1998, 131, 157. doi: 10.1016/S1381-1169(97)00263-X(3) Serafin, J. G.; Liu, A. C.; Seyedmonir, S. R. J. Mol. Catal. A:Chem. 1998, 131, 157. doi: 10.1016/S1381-1169(97)00263-X

    4. [4]

      (4) Bocquet, M. L.; Sautet, P.; Cerda, J.; Carlisle, C. I.;Webb, M. J.;King, D. A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 3119. doi: 10.1021/ja027634l(4) Bocquet, M. L.; Sautet, P.; Cerda, J.; Carlisle, C. I.;Webb, M. J.;King, D. A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 3119. doi: 10.1021/ja027634l

    5. [5]

      (5) Linic, S.; Barteau, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 310. doi: 10.1021/ja0118136(5) Linic, S.; Barteau, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 310. doi: 10.1021/ja0118136

    6. [6]

      (6) Linic, S.; Barteau, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4034.doi: 10.1021/ja029076g(6) Linic, S.; Barteau, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4034.doi: 10.1021/ja029076g

    7. [7]

      (7) Park, D. M.; Ghazali, S.; Gau, G. Appl. Catal. 1983, 6 (2), 175.doi: 10.1016/0166-9834(83)80263-2(7) Park, D. M.; Ghazali, S.; Gau, G. Appl. Catal. 1983, 6 (2), 175.doi: 10.1016/0166-9834(83)80263-2

    8. [8]

      (8) Zhou, L.; Madix, R. J. Surf. Sci. 2009, 603, 1751. doi: 10.1016/j.susc.2008.08.032(8) Zhou, L.; Madix, R. J. Surf. Sci. 2009, 603, 1751. doi: 10.1016/j.susc.2008.08.032

    9. [9]

      (9) Bocquet, M. L.; Loffreda, D. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127,17207. doi: 10.1021/ja051397f(9) Bocquet, M. L.; Loffreda, D. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127,17207. doi: 10.1021/ja051397f

    10. [10]

      (10) Linic, S.; Piao, H.; Adib, K.; Barteau, M. A. Angew. Chem. Int.Edit. 2004, 43, 2918.(10) Linic, S.; Piao, H.; Adib, K.; Barteau, M. A. Angew. Chem. Int.Edit. 2004, 43, 2918.

    11. [11]

      (11) Christopher, P.; Linic, S. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 11264.doi: 10.1021/ja803818k(11) Christopher, P.; Linic, S. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 11264.doi: 10.1021/ja803818k

    12. [12]

      (12) Chen, H. T.; Chang, J. G.; Ju, S. P.; Chen, H. L. J. Phys. Chem.Lett. 2010, 1, 739. doi: 10.1021/jz900469f(12) Chen, H. T.; Chang, J. G.; Ju, S. P.; Chen, H. L. J. Phys. Chem.Lett. 2010, 1, 739. doi: 10.1021/jz900469f

    13. [13]

      (13) Barteau, M. A.; Madix, R. J. Surf. Sci. 1981, 103 (2-3), L171.(13) Barteau, M. A.; Madix, R. J. Surf. Sci. 1981, 103 (2-3), L171.

    14. [14]

      (14) Roberts, J. T.; Madix, R. J. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 8540.doi: 10.1021/ja00233a038(14) Roberts, J. T.; Madix, R. J. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 8540.doi: 10.1021/ja00233a038

    15. [15]

      (15) Lambert, R. M.;Williams, F. J.; Cropley, R. L.; Palermo, A.J. Mol. Catal. A: Chem. 2005, 228 (1-2), 27. doi: 10.1016/j.molcata.2004.09.077(15) Lambert, R. M.;Williams, F. J.; Cropley, R. L.; Palermo, A.J. Mol. Catal. A: Chem. 2005, 228 (1-2), 27. doi: 10.1016/j.molcata.2004.09.077

    16. [16]

      (16) Hawker, S.; Mukoid, C.; Badyal, J. P. S.; Lambert, R. M. Surf.Sci. Lett. 1989, 219 (3), L615.(16) Hawker, S.; Mukoid, C.; Badyal, J. P. S.; Lambert, R. M. Surf.Sci. Lett. 1989, 219 (3), L615.

    17. [17]

      (17) Williams, F. J.; Bird, D. P. C.; Palermo, A.; Santra, A. K.;Lambert, R. M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8509. doi: 10.1021/ja039378y(17) Williams, F. J.; Bird, D. P. C.; Palermo, A.; Santra, A. K.;Lambert, R. M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8509. doi: 10.1021/ja039378y

    18. [18]

      (18) Klust, A.; Madix, R. J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1034. doi: 10.1021/ja054845s(18) Klust, A.; Madix, R. J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1034. doi: 10.1021/ja054845s

    19. [19]

      (19) Liu, X. Y.; Klust, A.; Madix, R. J.; Friend, C. M. J. Phys. Chem.C 2007, 111, 3675. doi: 10.1021/jp066560n(19) Liu, X. Y.; Klust, A.; Madix, R. J.; Friend, C. M. J. Phys. Chem.C 2007, 111, 3675. doi: 10.1021/jp066560n

    20. [20]

      (20) Zhou, L.; Madix, R. J. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 4725. doi: 10.1021/jp7119558(20) Zhou, L.; Madix, R. J. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 4725. doi: 10.1021/jp7119558

    21. [21]

      (21) Mukoid, C.; Hawker, S.; Badyal, J. P. S.; Lambert, R. M. Catal.Lett. 1990, 4 (1), 57. doi: 10.1007/BF00764871(21) Mukoid, C.; Hawker, S.; Badyal, J. P. S.; Lambert, R. M. Catal.Lett. 1990, 4 (1), 57. doi: 10.1007/BF00764871

    22. [22]

      (22) Deng, X. Y.; Friend, C. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17178.doi: 10.1021/ja0557031(22) Deng, X. Y.; Friend, C. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17178.doi: 10.1021/ja0557031

    23. [23]

      (23) Quiller, R. G.; Liu, X. Y.; Friend, C. M. Chemistry-An AsianJournal 2010, 5 (1), 78. doi: 10.1002/asia.v5:1(23) Quiller, R. G.; Liu, X. Y.; Friend, C. M. Chemistry-An AsianJournal 2010, 5 (1), 78. doi: 10.1002/asia.v5:1

    24. [24]

      (24) Kresse, G.; Furthmüller, J. Comp. Mater. Sci. 1996, 6, 15. doi: 10.1016/0927-0256(96)00008-0(24) Kresse, G.; Furthmüller, J. Comp. Mater. Sci. 1996, 6, 15. doi: 10.1016/0927-0256(96)00008-0

    25. [25]

      (25) Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1994, 49, 14251. doi: 10.1103/PhysRevB.49.14251(25) Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1994, 49, 14251. doi: 10.1103/PhysRevB.49.14251

    26. [26]

      (26) Perdew, J. P.; Chevary, J. A.; Vosko, S. H.; Jackson, K. A.;Pederson, M. R.; Singh, D. J.; Fiolhais, C. Phys. Rev. B 1992,46, 6671. doi: 10.1103/PhysRevB.46.6671(26) Perdew, J. P.; Chevary, J. A.; Vosko, S. H.; Jackson, K. A.;Pederson, M. R.; Singh, D. J.; Fiolhais, C. Phys. Rev. B 1992,46, 6671. doi: 10.1103/PhysRevB.46.6671

    27. [27]

      (27) Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 59, 1758. doi: 10.1103/PhysRevB.59.1758(27) Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 59, 1758. doi: 10.1103/PhysRevB.59.1758

    28. [28]

      (28) Blouml, P. E. Phys. Rev. B 1994, 50, 17953. doi: 10.1103/PhysRevB.50.17953(28) Blouml, P. E. Phys. Rev. B 1994, 50, 17953. doi: 10.1103/PhysRevB.50.17953

    29. [29]

      (29) Henkelman, G.; Uberuaga, B. P.; Jónsson, H. J. Chem. Phys.2000, 113, 9901. doi: 10.1063/1.1329672(29) Henkelman, G.; Uberuaga, B. P.; Jónsson, H. J. Chem. Phys.2000, 113, 9901. doi: 10.1063/1.1329672

    30. [30]

      (30) Monkhorst, H. J.; Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13, 5188. doi: 10.1103/PhysRevB.13.5188(30) Monkhorst, H. J.; Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13, 5188. doi: 10.1103/PhysRevB.13.5188

    31. [31]

      (31) Li,W. X.; Stampfl, C.; Scheffler, M. Phys. Rev. B 2002, 65,075407. doi: 10.1103/PhysRevB.65.075407(31) Li,W. X.; Stampfl, C.; Scheffler, M. Phys. Rev. B 2002, 65,075407. doi: 10.1103/PhysRevB.65.075407

    32. [32]

      (32) Shi, H. Q.; Stampfl, C. Phys. Rev. B 2007, 76, 075327. doi: 10.1103/PhysRevB.76.075327(32) Shi, H. Q.; Stampfl, C. Phys. Rev. B 2007, 76, 075327. doi: 10.1103/PhysRevB.76.075327

    33. [33]

      (33) Bocquet, M. L.; Michaelides, A.; Loffreda, D.; Sautet, P.; Alavi,A.; King, D. A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5620. doi: 10.1021/ja0297741(33) Bocquet, M. L.; Michaelides, A.; Loffreda, D.; Sautet, P.; Alavi,A.; King, D. A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5620. doi: 10.1021/ja0297741

    34. [34]

      (34) Pang, X. Y.; Xing, B.; Xue, L. Q.;Wang, G. C. J. Comput.Chem. 2010, 31, 1618.(34) Pang, X. Y.; Xing, B.; Xue, L. Q.;Wang, G. C. J. Comput.Chem. 2010, 31, 1618.

    35. [35]

      (35) Xue, L. Q.; Pang, X. Y.;Wang, G. C. J. Comput. Chem. 2009,30, 438. doi: 10.1002/jcc.v30:3(35) Xue, L. Q.; Pang, X. Y.;Wang, G. C. J. Comput. Chem. 2009,30, 438. doi: 10.1002/jcc.v30:3

    36. [36]

      (36) Torres, D.; Lopez, N.; Illas, F.; Lambert, R. M. J. Am. Chem.Soc. 2005, 127, 10774. doi: 10.1021/ja043227t(36) Torres, D.; Lopez, N.; Illas, F.; Lambert, R. M. J. Am. Chem.Soc. 2005, 127, 10774. doi: 10.1021/ja043227t

    37. [37]

      (37) Torres, D.; Lopez, N.; Illas, F. J. Catal. 2006, 243 (2), 404. doi: 10.1016/j.jcat.2006.08.011(37) Torres, D.; Lopez, N.; Illas, F. J. Catal. 2006, 243 (2), 404. doi: 10.1016/j.jcat.2006.08.011

    38. [38]

      (38) Lukaski, A. C.; Enever, M. C. N.; Barteau, M. A. Surf. Sci.2007, 601, 3372. doi: 10.1016/j.susc.2007.06.015(38) Lukaski, A. C.; Enever, M. C. N.; Barteau, M. A. Surf. Sci.2007, 601, 3372. doi: 10.1016/j.susc.2007.06.015

    39. [39]

      (39) Toni ld, K.; Gross, A. J. Chem. Phys. 2010, 132, 224701. doi: 10.1063/1.3439691(39) Toni ld, K.; Gross, A. J. Chem. Phys. 2010, 132, 224701. doi: 10.1063/1.3439691

    40. [40]

      (40) Grimme, S. J. Comput. Chem. 2006, 27, 1787.(40) Grimme, S. J. Comput. Chem. 2006, 27, 1787.

    41. [41]

      (41) Grimme, S.; Antony, J.; Ehrlich, S.; Krieg, H. J. Chem. Phys.2010, 132, 154104. doi: 10.1063/1.3382344(41) Grimme, S.; Antony, J.; Ehrlich, S.; Krieg, H. J. Chem. Phys.2010, 132, 154104. doi: 10.1063/1.3382344

    42. [42]

      (42) Benco, L.; Bucko, T.; Hafner, J. J. Catal. 2011, 277, 104.(42) Benco, L.; Bucko, T.; Hafner, J. J. Catal. 2011, 277, 104.

    43. [43]

      (43) Torres, D.; Lopez, N.; Illas, F.; Lambert, R. M. Angew. Chem.Int. Edit. 2007, 46, 2055.(43) Torres, D.; Lopez, N.; Illas, F.; Lambert, R. M. Angew. Chem.Int. Edit. 2007, 46, 2055.

    44. [44]

      (44) Wang, H. F.; Liu, Z. P. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10996.

      (44) Wang, H. F.; Liu, Z. P. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10996.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  642
  • 文章访问数:  1097
  • HTML全文浏览量:  11
文章相关
  • 发布日期:  2013-03-25
  • 收稿日期:  2012-11-07
  • 网络出版日期:  2013-02-04
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章