Acetylene hydrogenation catalyzed by bare and Ni doped CeO2(110): the role of frustrated Lewis pairs

沮丧的刘易斯对 乙炔 离解(化学) 催化作用 密度泛函理论 异构化 路易斯酸 兴奋剂 氧化物 化学 光化学 无机化学 物理化学 材料科学 计算化学 有机化学 光电子学
作者
Shulan Zhou,Qiang Wan,Sen Lin,Hua Guo
出处
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics [Royal Society of Chemistry]
卷期号:24 (18): 11295-11304 被引量:18
标识
DOI:10.1039/d2cp00925k
摘要

Ceria (CeO2) has recently been found to catalyze the selective hydrogenation of alkynes, which has stimulated much discussion on the catalytic mechanism on various facets of reducible oxides. In this work, H2 dissociation and acetylene hydrogenation on bare and Ni doped CeO2(110) surfaces are investigated using density functional theory (DFT). Similar to that on the CeO2(111) surface, our results suggest that catalysis is facilitated by frustrated Lewis pairs (FLPs) formed by oxygen vacancies (Ovs) on the oxide surfaces. On bare CeO2(110) with a single Ov (CeO2(110)-Ov), two surface Ce cations with one non-adjacent O anion are shown to form (Ce3+-Ce4+)/O quasi-FLPs, while for the Ni doped CeO2(110) surface with one (Ni-CeO2(110)-Ov) or two (Ni-CeO2(110)-2Ov) Ovs, one Ce and a non-adjacent O counterions are found to form a mono-Ce/O FLP. DFT calculations indicate that Ce/O FLPs facilitate the H2 dissociation via a heterolytic mechanism, while the resulting surface O-H and Ce-H species catalyze the subsequent acetylene hydrogenation. With CeO2(110)-Ov and Ni-CeO2(110)-2Ov, our DFT calculations suggest that the first hydrogenation step is the rate-determining step with a barrier of 0.43 and 0.40 eV, respectively. For Ni-CeO2(110)-Ov, the reaction is shown to be controlled by the H2 dissociation with a barrier of 0.41 eV. These barriers are significantly lower than that (about 0.7 eV) on CeO2(111), explaining the experimentally observed higher catalytic efficiency of the (110) facet of ceria. The change of the rate-determining step is attributed to the different electronic properties of Ce in the Ce/O FLPs - the Ce f states closer to the Fermi level not only facilitate the heterolytic dissociation of H2 but also lead to a higher barrier of acetylene hydrogenation.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
XpenG发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
绿色催化完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
人不犯二枉少年完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
薄暮知秋完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
五本笔记完成签到 ,获得积分10
2秒前
wo发布了新的文献求助10
2秒前
XY_zj发布了新的文献求助10
2秒前
李蕤蕤完成签到,获得积分10
2秒前
感动傲南完成签到,获得积分10
2秒前
想自由完成签到 ,获得积分10
2秒前
罗实完成签到 ,获得积分10
2秒前
方可完成签到,获得积分10
2秒前
小巧向南完成签到,获得积分10
3秒前
一秒的剧情完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
orixero的应助被不与旋覆采纳,获得10
3秒前
timw完成签到,获得积分20
4秒前
4秒前
my123完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
初心路完成签到 ,获得积分0
4秒前
gonghe完成签到,获得积分10
5秒前
lyy给lyy的求助进行了留言
5秒前
Repine完成签到 ,获得积分10
5秒前
利妥昔单抗n完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
qiu完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
hihi完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
啊哈发布了新的文献求助10
6秒前
Swan完成签到,获得积分10
6秒前
08nnmm发布了新的文献求助10
7秒前
东方羽之佳完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
Les Mots du discours 600
A Consideration on Use of Material Grades for Hull Structural Members Based on Fracture Toughness(Second Report) 500
AI Disclosure in Annual Reports: Evolution, Determinants, and Capital Market Participants’ Perceptions 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8115830
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9521645
关于积分的说明 21535077
捐赠科研通 7694040
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3413703
关于科研通互助平台的介绍 2539992
邀请新用户注册赠送积分活动 2453651