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 [The 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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
2秒前
勤恳含烟完成签到,获得积分10
3秒前
Aric完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
Richard发布了新的文献求助10
5秒前
爆米花应助李麟采纳,获得10
5秒前
秋裤批发完成签到 ,获得积分10
5秒前
lidayu发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
spiritpope发布了新的文献求助10
6秒前
勤奋乐天给勤奋乐天的求助进行了留言
7秒前
沉思、完成签到,获得积分10
7秒前
CipherSage应助可靠的之瑶采纳,获得10
7秒前
CipherSage应助小巧的诗双采纳,获得10
8秒前
9秒前
渌水发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
11秒前
12秒前
廖天佑完成签到,获得积分10
12秒前
於成协完成签到,获得积分10
12秒前
cctv18应助1771408007采纳,获得30
12秒前
lidayu完成签到,获得积分10
12秒前
小五发布了新的文献求助10
13秒前
wjzhan发布了新的文献求助20
15秒前
王九八发布了新的文献求助10
15秒前
sun完成签到 ,获得积分10
16秒前
姜水完成签到,获得积分10
17秒前
maaicui发布了新的文献求助10
18秒前
flac完成签到,获得积分10
18秒前
ltft发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
蔡晓华发布了新的文献求助10
19秒前
vikoel发布了新的文献求助10
20秒前
graham1101完成签到,获得积分20
22秒前
23秒前
23秒前
周shang完成签到,获得积分10
25秒前
shin0324完成签到,获得积分10
25秒前
高分求助中
The late Devonian Standard Conodont Zonation 2000
Semiconductor Process Reliability in Practice 1500
Nickel superalloy market size, share, growth, trends, and forecast 2023-2030 1000
Smart but Scattered: The Revolutionary Executive Skills Approach to Helping Kids Reach Their Potential (第二版) 1000
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 800
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 800
中国区域地质志-山东志 560
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3243294
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2887223
关于积分的说明 8247289
捐赠科研通 2555898
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1383989
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 649783
邀请新用户注册赠送积分活动 625662