Adsorption and Destruction of the G-Series Nerve Agent Simulant Dimethyl Methylphosphonate on Zinc Oxide

甲基膦酸二甲酯 吸附 傅里叶变换红外光谱 分解 化学 甲醇 无机化学 纳米颗粒 过滤(数学) 氧化物 红外光谱学 化学工程 有机化学 工程类 统计 数学
作者
Scott Holdren,Roman Tsyshevsky,Kenan P. Fears,Jeffrey C. Owrutsky,Tao Wu,Xizheng Wang,Bryan W. Eichhorn,Maija M. Kuklja,Michael R. Zachariah
出处
期刊:ACS Catalysis 卷期号:9 (2): 902-911 被引量:57
标识
DOI:10.1021/acscatal.8b02999
摘要

Organophosphorus chemical warfare agents (CWAs) are extremely toxic compounds that are nominally mitigated with gas mask filtration employing metal oxide impregnated activated carbon filtration material. To develop more effective sorbents, it is important to understand the surface chemistry between these organophosphorus compounds and the individual components that make up these filtration materials. In this study, density functional theory (DFT) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) were employed to investigate the adsorption and decomposition mechanisms between a sarin simulant molecule, dimethyl methylphosphonate (DMMP), and zinc oxide, which is a component found in current filtration materials. Theoretical calculations show that DMMP readily adsorbs to a pristine and hydroxylated ZnO (101̅0) surface with average adsorption energies of 132 and 65 kJ mol–1, respectively. Experimental diffuse reflectance fourier transform infrared spectroscopy (DRIFTS) reveals that ZnO adsorbs water and readily hydroxylates under ambient conditions, which can facilitate adsorption through hydrogen bonding of the P═O to ZnO surface hydroxyls. FTIR gas phase analysis also reveals that DMMP decomposes in the presence of ZnO nanoparticles (NPs) to produce methanol at room temperature. Assuming a fully hydroxylated surface of ZnO, DFT calculations reveal several plausible mechanisms for DMMP decomposition to form methanol with an activation energy barrier of 99.6 kJ mol–1. On the basis of this energy barrier to decompose DMMP, a turnover frequency (TOF) of only 3.5 × 10–7 s–1 is calculated assuming full coverage of DMMP on the ZnO nanoparticles tested. This value is qualitatively consistent with experimental results.
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
zsss完成签到 ,获得积分10
刚刚
朴实初夏完成签到 ,获得积分10
5秒前
Driscoll完成签到 ,获得积分10
6秒前
周周南完成签到 ,获得积分10
6秒前
chhzz完成签到 ,获得积分10
7秒前
容与完成签到 ,获得积分10
9秒前
Cold-Drink-Shop完成签到,获得积分10
13秒前
六初完成签到 ,获得积分10
15秒前
向雫完成签到 ,获得积分10
17秒前
20秒前
20秒前
稳重的秋天完成签到,获得积分10
21秒前
changfox完成签到,获得积分10
23秒前
勤恳依霜发布了新的文献求助10
25秒前
Fei发布了新的文献求助30
25秒前
优雅的千雁完成签到,获得积分10
26秒前
cjq完成签到,获得积分10
28秒前
轻松的孤云完成签到,获得积分10
31秒前
NexusExplorer应助勤恳依霜采纳,获得10
33秒前
SciGPT应助科研通管家采纳,获得10
34秒前
35秒前
黑猫小苍完成签到,获得积分10
36秒前
林谷雨完成签到 ,获得积分10
42秒前
进退须臾完成签到,获得积分10
43秒前
儒雅涵易完成签到 ,获得积分10
43秒前
44秒前
ccl完成签到,获得积分10
45秒前
fwz完成签到,获得积分10
46秒前
47秒前
尼可刹米洛贝林完成签到,获得积分10
47秒前
Fei发布了新的文献求助30
49秒前
Oct完成签到 ,获得积分10
51秒前
青羽落霞完成签到 ,获得积分10
52秒前
56秒前
酷炫大白完成签到,获得积分10
58秒前
TT完成签到 ,获得积分10
1分钟前
贾舒涵完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
故意的易梦完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2000
Microlepidoptera Palaearctica, Volumes 1 and 3 - 13 (12-Volume Set) [German] 1122
Дружба 友好报 (1957-1958) 1000
The Data Economy: Tools and Applications 1000
Regression-Based Normative Data for Psychological Assessment 700
Mantiden - Faszinierende Lauerjäger – Buch gebraucht kaufen 700
PraxisRatgeber Mantiden., faszinierende Lauerjäger. – Buch gebraucht kaufe 700
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 3099819
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2751281
关于积分的说明 7612331
捐赠科研通 2403098
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1275171
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 616276
版权声明 599053