توصيفگر ها :
اكسايش كاتاليستي , مكانيسم , تئوري تابعي چگالي , مونوكسيد كربن , كاتاليست تك اتمي
چكيده فارسي :
طراحي كاتاليست‌هاي تك اتمي (SAC) با كارايي بالا ضروري است. در اين پژوهش، تحقيقات نظري براي روشن كردن مكانيسم اكسايش كاتاليستي گاز مونوكسيد كربن (CO) بر روي كاتاليست‌هاي Co1/Al2O3، Ni1/Al2O3 وCu1/Al2O3 و همچنين بررسي ساختار مواد اوليه و حدواسط‌ها در اين واكنش، با استفاده از محاسبات تئوري تابعي چگالي (DFT) انجام شد. براي انجام اين واكنش، سه كاتاليست تك اتمي نيكل، مس و كبالت بررسي شدند و از بستر آلومينا براي قرار دادن كاتاليست روي آن و ايجاد محيطي مناسب براي انجام واكنش استفاده شد. محاسبات DFT نشان دادند كه پايدارترين حالت براي فلزات تك اتمي نيكل، مس و كبالت به ترتيب در حالات اسپين 3، 2 و 4 مي‌باشد و باتوجه به داده‌هاي حاصل از محاسبات DFT و روش و مجموعه پاية M06-2X/SVP مشخص شد كه كاتاليست تك اتمي نيكل، بالاترين كارايي را در واكنش اكسايش CO به CO2 دارد. همچنين با انجام محاسبات در حلال‌هاي آب و متانول و مقايسة آن‌ها با فاز گاز مشخص شد كه اين واكنش در فاز گاز بهتر انجام مي‌شود. در مكانيسم مورد بررسي كه به‌صورت چرخه‌اي است، بستر آلومينا نقش فعال‌سازي مولكول‌ها را نيز بر عهده دارد. اين نتايج به درك مكانيسم‌هاي نظري و نتايج تجربي پيشين، كمك مي‌كند و مقدمات لازم را براي طراحي كاتاليست‌هاي تك اتمي بيشتر با كارايي بالا، بر بايه‌ي آلومينا فراهم مي‌كند.
چكيده انگليسي :
The design of single-atom catalysts (SAC) with high efficiency is essential. This research, a theoretical study for the purpose of clarifying the catalytic oxidation mechanism of carbon monoxide gas (CO) on catalysts Co1/Al2O3, Ni1/Al2O3, Cu1/Al2O3, and also studying the structure of materials along with interface border in the reaction through the use of density functional theory (DFT) has been made. To show this reaction, three single-atom catalysts: nickel, copper, and cobalt were studied and then laid on the area of alumina in a suitable environment for making the reaction. DFT calculations showed that the most stable status for single-atom metals such as nickel, copper, and cobalt in the spin states are, respectively, 3, 2 & 4; moreover, regarding the resulting data of DFT calculations and method along with the basis set M06-2X/SVP, it was identified that the single-atom catalyst, nickel, has the most efficiency in the oxidation reaction from CO to CO2. It was also specified, through the calculations of the solvent of water and methanol and their comparison with the gas phase, that this reaction is better triggered in the gas phase. These results help realize the theoretical mechanisms and the former empirical results making a necessary introduction for designing more single-atom catalysts with a high degree of efficiency based on alumina.
