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标题: 我们的一些论文（团簇，单原子催化，反应机理...) [打印本页]
作者Author: helpme 时间: 2018-1-2 22:15
标题: 我们的一些论文（团簇，单原子催化，反应机理...)
本帖最后由 helpme 于 2018-1-2 22:19 编辑
这个帖子介绍一些我们组最近的文章，欢迎讨论（也可通过站内信，qq 44248615，email dingxl@ncepu.edu.cn 的方式讨论），欢迎引用。
论文下载地址（百度网盘）：
https://pan.baidu.com/s/1bpjRlZT 密码：m3ab
作者Author: helpme 时间: 2018-1-2 22:16
AuV2O5+与H2的反应机理（质谱实验+DFT计算）
Title: H2 Oxidation Mediated by Au1‑Doped Vanadium Oxide Cluster Cation AuV2O5+: A Comparative Study with AuCe2O4+
相关论文：Yan Zhang, *Zi-Yu Li, Yan-Xia Zhao, Hai-Fang Li, *Xun-Lei Ding, Hua-Yong Zhang, and Sheng-Gui He, J. Phys. Chem. A 2017, 121, 4069.
DOI: 10.1021/acs.jpca.7b02435
关键词：单原子催化，Au，Ce，V，氧化物团簇，H2
催化剂与基底的相互作用，对催化剂（特别是单原子催化剂）的稳定性和反应活性都具有很大的影响。我们使用H2作为探针分子，研究单原子催化模型体系AuV2O5+的结构和反应活性，并通过与AuCe2O4+ + H2反应体系的对比，考察基底效应。我们采用理论与实验相结合的方法。通过质谱实验，获得了不同反应通道的分支比，以及总的反应速率（5.1×10−10 cm3molecule−1s−1）。实验发现，Au-V-O体系与Au-Ce-O体系的反应通道有明显差别，前者主要是脱Au（或AuH）的通道，而后者除了脱Au通道外，还有脱H2O通道（Figure 1. Reaction of H2 on AuV2O5+，图见附件）。理论计算表明，AuV2O5+为闭壳层体系，Au与端氧原子组成Lewis酸碱对，可以活化并拉断H-H键。基底与Au的相互作用对反应的活性和选择性有很大的影响。Au-V相互作用较弱，在反应过程中Au易脱落；反之，由于Au-Ce作用强，Au不易脱落，利于作为介质促进H2O的形成。这一工作表现出不同基底上单原子催化体系的稳定性和活性差异，为设计相关催化剂提供了理论基础。
作者Author: jiangning198511 时间: 2018-1-3 08:30
谢谢老师分享
作者Author: helpme 时间: 2018-1-5 11:52
本帖最后由 helpme 于 2018-1-5 12:02 编辑
大尺寸氧化钒和氧化铌团簇催化氧化甲烷的研究。
Ding, X.-L.; Wang, D.; Wu, X.-N.; Li, Z.-Y.; Zhao, Y.-X.; He, S.-G., High Reactivity of Nanosized Niobium Oxide Cluster Cations in Methane Activation: A Comparison with Vanadium Oxides, J. Chem. Phys. 2015, 143, 124312.
Wu, X.-N.; Ding, X.-L.; Li, Z.-Y.; Zhao, Y.-X.; He, S.-G., Hydrogen Atom Abstraction from CH4 by Nanosized Vanadium Oxide Cluster Cations, J. Phys. Chem. C 2014, 118, 24062-24071.
关键词：氧化物团簇，大尺寸团簇，V，Nb，CH4活化
甲烷活化是十分重要的科学问题，在能源、化工等领域都有广泛的应用。甲烷通过氢原子抽取(HAA)反应变为甲基自由基，被认为是甲烷偶联等反应的关键步骤。已有大量研究工作使用团簇模型来研究HAA反应的微观机理，但是前期工作中这些团簇的尺寸一般都很小（小于1 nm）。考虑到体相表面在室温下一般都不能活化甲烷，而小团簇与体相在结构和反应活性上都会有较大差异。因此，有必要研究较大尺寸（大于1 nm）团簇活化甲烷的能力，并研究反应活性随尺寸的变化规律。
通过在氧气背景条件下激光溅射金属靶的方式，我们制备了钒和铌的氧化物团簇阳离子。团簇阳离子与甲烷在流动反应管里进行反应，反应前后的团簇信号由飞行时间质谱仪进行检测。实验发现，满足化学配比的团簇 (M2O5)N+ (M = V, N = 1−11; M = Nb, N = 1−14)可以在室温条件下与甲烷发生HAA反应。随着团簇尺寸的增加，团簇反应活性总体呈降低趋势（除了(Nb2O5)7−8+）；N相同时，铌体系的活性高于钒体系，特别是对于大尺寸团簇更是如此。
我们使用密度泛函方法研究了N = 2−6体系的几何结构、成键性质、电子结构等性质。这些团簇都具有端氧自由基，即团簇的未配对电子都局域在一个端氧上，这成为团簇与甲烷的反应活性中心。在HAA反应的初始阶段，会有部分电子从甲烷转移到阳离子上。研究发现，大尺寸的阳离子团簇具有相对较低的得到电子的能力，与实验中反应活性随尺寸增大而降低的现象一致。我们称之为电子效应。另一方面，我们发现，随着尺寸的增加，团簇上的未配对电子的分布会有离散的趋势，这也会导致团簇反应活性的降低。比较发现，铌体系的未配对电子离散程度很小，而钒体系则较大，并且对于大尺寸团簇，氧化钒团簇的未配对电子会分散到两个端氧上，而氧化铌则仍然局域在一个端氧上。我们提出未配对电子的分布情况（即自旋效应）是导致团簇尺寸较大时铌比钒体系反应活性高的主要原因。
这一工作首次报道了纳米尺度氧化物团簇可以与甲烷发生HAA反应，其中提出的电子效应和自旋效应对于合理设计甲烷活化反应的催化剂提供了很好的线索。
作者Author: helpme 时间: 2018-1-10 08:59
金团簇吸附氧原子的工作 （PCCP）
Title: Geometric and Electronic Properties of Gold Clusters Doped with a Single Oxygen Atom, Phys. Chem. Chem. Phys. 2016, 18, 28960-28972.
Ding, X.-L.; Liao, H.-L.; Zhang, Y.; Chen, Y.-M.; Wang, D.; Wang, Y.-Y.; Zhang, H.-Y.,
DOI: 10.1039/c6cp05595h
关键词：金团簇，氧原子, 吸附
10多年前做过金团簇上吸附氧气分子的工作，也是我被引最多的工作了。
不过很奇怪的，单个氧原子的吸附却一直没人做，大概是觉得太过简单了吧。
合肥物质科学研究院的黄伟老师，在AunX方面做过一系列漂亮的工作。
本文系统研究了小团簇体系 AunO，算是一个小的补充。
作者Author: helpme 时间: 2018-1-10 09:01
氧化钒团簇上单个Au或Ag原子的吸附（与单原子催化有点关系）
Title：Adsorption of a Single Gold or Silver Atom on Vanadium Oxide Clusters, Phys. Chem. Chem. Phys. 2016, 18, 9497-9503.
Ding, X.-L.; Wang, D.; Li, R.-J.; Liao, H.-L.; Zhang, Y.; Zhang, H.-Y.,
DOI: 10.1039/c6cp00808a
关键词：单原子催化，团簇模型；氧化钒团簇；贵金属原子
通过对不同电荷的V3Oy团簇上Au和Ag吸附的比较研究，得出了一些简单规律。
例如Au可以吸附在V或者O上，且吸附能都比较大，而Ag更倾向于吸附在O上。
贵金属单原子的吸附研究为进一步研究单原子催化剂的稳定性和活性打下了基础（也是我们继续研究的内容）。
作者Author: zhangpengju 时间: 2018-1-10 09:08
谢谢分享
作者Author: helpme 时间: 2018-1-30 17:27
(MoS2)n n=1-6 团簇的理论计算
Title： Small stoichiometric (MoS2)n clusters with the 1T phase
Ya-Ya Wang, Jia-Jun Deng, Xin Wang, Jian-Tao Che, Xun-Lei Ding, PCCP, just accepted.
DOI：10.1039/C7CP07914A
众所周知，2D或多层的MoS2，以半导体的2H结构最为稳定，绝大多数研究MoS2的都是研究这个结构。而其金属性质的1T态的能量较高，1T态具有好的导电性和反应活性，逐渐引起大家的重视。实验发现，在2H结构的边缘和内部，有可能在局域形成1T结构。
使用团簇模型研究MoS2的工作很少，可以从bottom-up的路线，研究MoS2的生长，以及纳米和亚纳米尺寸的MoS2的结构。
我们理论计算了(MoS2)n团簇的构型，惊喜地发现，在小团簇的时候，基态构型正是采用1T构型，而不是一般认为的2H构型。这为解释1T结构的存在提供了线索。
作者Author: Mercatus 时间: 2018-3-20 21:23
感谢分享~
作者Author: 小书童 时间: 2018-4-16 12:48
煤焦还原N2O的反应机理研究(量子化学计算)
Title: Theoretical research on heterogeneous reduction of N2O by char （Applied Thermal Engineering）
DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2017.07.166
关键词：煤焦，异相还原，N2O，热力学分析，动力学分析
摘要：N2O是一种危害极大的温室气体，在循环流化床锅炉中排放量显著，实验表明燃煤电站烟气中的煤焦对N2O具有很好的还原作用，但是其具体的反应机理并不清，制约了高效脱除剂的研制。本文采用Gauusian09软件对煤焦还原N2O的反应过渡态进行计算，煤焦模型选为经典的Armchair和Zigzag两种模型，对两种模型下煤焦还原N2O的基元反应进行研究，重点分析了两种模型下N2O还原反应在反应路径、活化能、热力学和动力学上的差异。理论研究表明，Zigzag和Armchair两种模型下还原N2O反应的活化能分别为33.91 kJ/mol and 163.58 kJ/mol，且CO可以通过降低反应活化能，促进该还原反应的发生。
作者Author: 小书童 时间: 2018-4-16 12:53
石墨烯基单原子铁催化剂吸附NO2、NH3、SO3和H2S（第一性计算，载体效应初步探究）
Title: Supporteffects in single atom iron catalysts on adsorption characteristics of toxicgases (NO2, NH3, SO3 and H2S) (Applied Surface Science)
DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.12.077关键词：单原子催化，载体效应，吸附特性，费米软度，吉布斯自由能
摘要：催化剂的载体电子结构对催化剂的催化性能影响显著，单原子体系下对这种载体效应的研究不足，本文构建了三种不同结构的催化剂载体，采用VASP进行了第一性原理计算，研究了NO2、NH3、SO3和H2S四种气体在三种不同催化剂表面的吸附特性，重点分析了吸附过程中不同载体对吸附能，电荷转移，磁矩等的影响，通过d-band center分析、费米软度分析初步解释了载体电子结构对催化剂吸附性能的影响。最后研究了温度对吸附能(吉布斯自由能)的影响
作者Author: 小书童 时间: 2018-4-16 12:54
载体效应对石墨烯基单原子铁催化剂对吸附和活化O2的影响(第一性计算，载体效应初步探究)
Title: Support effects on adsorption and catalytic activation of O2 in single atom iron catalysts with graphene-based substrates (PCCP)
DOI: 10.1039/c7cp08301g
关键词：单原子催化，载体效应，吸附特性，功函数，费米软度
摘要：催化剂的载体电子结构对催化剂的催化性能影响显著，单原子体系下对这种载体效应的研究不足，而O2的吸附和活化是众多反应的基础，具有重要的研究意义。本文以缺陷和掺杂构造了十种不同构型的催化剂载体，采用VASP进行了第一性原理计算，研究了O2在十种不同催化剂催化剂表面吸附特性和活化反应能垒，研究表明，单缺位石墨烯基单原子铁催化剂和双缺位石墨烯基单原子铁催化剂在吸附O2中存在两种不同的电荷转移机制，费米软度和功函数可以作为石墨烯基单原子铁催化剂吸附O2吸附能的描述符。此外，单缺位氮掺杂的石墨烯基的单原子铁催化剂是一种催化活化O2的有前途的催化剂。
作者Author: helpme 时间: 2019-2-2 21:14
石墨烯负载的单原子Fe上NO的还原反应（单原子催化）
Yang, W.; Gao, Z.; Liu, X.; Ma, C.; Ding, X.-L.; Yan, W., Directly Catalytic Reduction of NO without NH3 by Single Atom Iron Catalyst: A DFT Calculation, Fuel, 243, 262-270, 2019.
一氧化氮（NO）是一类重要的大气污染物，其排放受到严格的控制。NH3选择性催化还原NO技术成熟、高效，但仍存在一些缺陷（氨泄漏、二次微粒形成、设备腐蚀等）。本文选择石墨烯的单缺陷位负载Fe1（Fe/SV-G）作为催化剂，通过通过密度泛函理论计算，详细研究了NO分子在其上的还原反应过程。研究发现，可以在较低能垒的情况下实现NO→ N2O→ N2的还原过程，且两步反应均为放热反应。对于反应产生的吸附态氧原子，推测可与尾气中的CO反应去除，从而实现催化循环。该理论研究结果可为无氨脱硝除提供新的思路。
这方面的系列工作如下：
1. Gao, Z.-Y.; Yang, W.-J.; Ding, X.-L.; Lv, G.; Yan, W.-P., Support Effects on Adsorption and Catalytic Activation of O2 in Single Atom Iron Catalysts with Graphene-Based Substrates, Phys. Chem. Chem. Phys. 20, 7333-7341 (2018).
2. Yang, W.; Gao, Z.; Liu, X.; Li, X.; Ding, X.-L.; Yan, W., Single-Atom Iron Catalyst with Single-Vacancy Graphene-Based Substrate as a Novel Catalyst for NO Oxidation: A Theoretical Study, Catal. Sci. Technol. 8, 4159-4168 (2018).
3. Gao, Z.-Y.; Sun, Y.; Li, M.-H.; Yang, W.-J.; Ding, X.-L., Adsorption Sensitivity of Fe Decorated Different Graphene Supports toward Toxic Gas Molecules (CO and NO), Appl. Surf. Sci. 456, 351-359 (2018).
4. Gao, Z.; Yang, W.; Ding, X.; Lv, G.; Yan, W., Support Effects in Single Atom Iron Catalysts on Adsorption Characteristics of Toxic Gases (NO2, NH3, SO3 and H2S), Appl. Surf. Sci. 436, 585-595 (2018).
5. Yang, W.; Gao, Z.; Ding, X.; Lv, G.; Yan, W., The Adsorption Characteristics of Mercury Species on Single Atom Iron Catalysts with Different Graphene-Based Substrates, Appl. Surf. Sci. 455, 940-951 (2018).
6. Yang, W.; Gao, Z.; Liu, X.; Ding, X.-L.; Yan, W., The Adsorption Characteristics of As2O3, Pb0, PbO and Pbcl2 on Single Atom Iron Adsorbent with Graphene-Based Substrates, Chem. Eng. J. 361, 304-313 (2019).
7. Yang, W.; Gao, Z.; Liu, X.; Ma, C.; Ding, X.-L.; Yan, W., Directly Catalytic Reduction of NO without NH3 by Single Atom Iron Catalyst: A DFT Calculation, Fuel 243, 262-270 (2019).
作者Author: sunhao 时间: 2019-12-23 17:55
在吗老师？我想请教您关于这个篇文章的几个问题
作者Author: alexanderqi 时间: 2020-2-4 09:29
感谢老师分享~
作者Author: helpme 时间: 2020-2-25 11:37
本帖最后由 helpme 于 2020-2-25 11:47 编辑
刚接收的与中科院化学所合作的PCCP论文。气相双原子AuRh+阳离子与甲烷反应的活性和选择性，通过与Au2+、Rh2+的比较，突出杂化的优势。希望对双原子催化剂的设计提供一点想法（尽管两者相距比较远）。第一版审稿意见颇长，感谢审稿人对文章的意见和建议。感谢合作者。
标题：Methane Activation by Heteronuclear Diatomic AuRh+ Cation: Comparison with Homonuclear Au2+ and Rh2+
https://pubs.rsc.org/en/content/ ... 05699H#!divAbstract
另有一篇在Journal of Molecular Modeling上的小文章，试图通过团簇模型，理论研究分子之间的相互作用，为钙钛矿太阳能电池中材料的稳定性提供一点点信息。
题目：Theoretical study on the stability of the complexes A...BX3 [A=CH3NH3+, NH2CHNH2+, NH2CHOH+; B=Sn2+, Pb2+; X=F-, Cl-, Br-, I-]
https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00894-020-4303-1
作者Author: aaronzjw 时间: 2020-2-25 13:38
感谢老师分享！
作者Author: helpme 时间: 2020-9-7 10:51
本帖最后由 helpme 于 2020-9-7 11:01 编辑
JPCL上发表的华北电力大学和复旦大学合作的工作。团簇体系的一个化学反应的实验和理论研究。欢迎讨论和引用。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.0c02068
Title： The C/C Exchange in Activation/Coupling Reaction of Acetylene and Methane Mediated by Os+: A Comparison with Ir+, Pt+ and Au+
Wei Li, Xiaonan Wu, Zizhuang Liu, Hechen Wu, Di Zhang, and Xun-Lei Ding
质谱实验结合理论计算，研究了乙炔与甲烷偶联反应中的C/C交换：对三种金属离子Os+ 与Ir+、Pt+和Au+的体系进行了比较。揭示出在一些反应中，除了较为熟知的H/H交换以外，也可能会发生C/C交换反应。一些看似简单的反应，可能并不是想象的那么简单（狸猫换太子）。
作者Author: xiaobogaga 时间: 2020-9-17 20:28
祝贺李巍师姐！
作者Author: helpme 时间: 2020-12-8 20:28
本帖最后由 helpme 于 2020-12-8 20:46 编辑
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/CP/D0CP04457A
Non-stoichiometric Molybdenum Sulfide Clusters and Their Reactions with Hydrogen Molecule
非化学计量比硫化钼团簇及其与氢分子的反应
本文使用密度泛函方法计算了硫化钼小团簇（MoxSy）的结构以及其上的H2的吸附和解离。这些计算与储氢，HER等都有一定的关联，另外发现了一种结构单元，可能可以用来构建二维的MoS晶格。论文发表在PCCP上。
此前我们的一个工作研究了化学配比的硫化钼团簇(MoS2)n的结构，发现其具有体相1T相类似的结构。也发表在PCCP上。
Small stoichiometric (MoS2)n clusters with the 1T phase, Phys. Chem. Chem. Phys., 2018, 20(9): 6365-6373.
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/CP/C7CP07914A
作者Author: helpme 时间: 2021-5-29 21:51
【氮气活化】
课题组关于氮气活化的论文在ChemPhysChem上发表。Mo6S8团簇上负载的两个V原子可以有效地活化N2。N2的不同配位方式可能会导致N-N键的活化程度有很大差异。体系的电荷状态也有很大影响，阴离子团簇具有较高的活性。不同吸附体系中的N-N键可以近似地看作是单键、双键或三键。
Non-dissociative activation of chemisorbed dinitrogen on one or two vanadium atoms supported by a Mo6S8 cluster
http://dx.doi.org/10.1002/cphc.202100195
作者Author: lisanoid 时间: 2021-10-22 16:17
祝贺楼主，
作者Author: helpme 时间: 2021-10-27 17:49
我们关于二维钙钛矿材料的理论研究工作在美国化学会物理化学领域权威期刊J. Phys. Chem. C发表。
二维有机-无机钙钛矿杂化材料在太阳能电池等光电子器件中显示出巨大的应用潜力。然而，由于二维钙钛矿的禁带宽度较宽，稳定性受限，不能很好地应用到太阳能电池中。如何获得高效、稳定的钙钛矿电池材料是研究的重点问题。我们以Dion-Jacobson相钙钛矿为基础，选用二价有机长链分子1,4-phenylenedimethanammonium (PDMA)和1,4-bis (aminomethyl)cyclohexane (BAC)，基于第一性原理计算，对其结构、电学性质和稳定性进行分析研究。结果表明，所研究的二维A’(MA)n−1BnX3n+1钙钛矿与其三维同系物相比具有更高的稳定性，第一性原理动力学研究发现此类钙钛矿在600 K温度下仍具有较高的稳定性。与脂肪族阳离子BAC相比，芳香二铵有机阳离子PDMA对导带的贡献随着层数的增加而逐渐减小。带隙随着层数n的增加而减小，并逐渐接近三维体相材料的带隙值。这些研究结果为寻找具有优良带隙的太阳能电池，提高设备的稳定性提供了理论依据。
文章在线地址：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jpcc.1c06317
作者Author: helpme 时间: 2021-11-25 21:17
【氮气活化】
氮气分子活化在氮还原反应(NRR)中至关重要。我们用密度泛函理论计算研究了N2在三金属阴离子团簇V(3-x)Ta(x)C4–(x = 0-3)上的活化反应机理。三个金属原子使得N2具有更好的配位方式，有利于N-N键解离。研究发现，N2在团簇上的活化需要经历转移和解离两个过程，在异核团簇VTa2C4–上，N2转移和解离过程都具有较低的能垒，因此可以作为理想的催化活性中心用于催化剂设计。
文章链接：
https://chemistry-europe.onlinel ... 1002/cphc.202100771
作者Author: PoorChaos 时间: 2022-1-11 11:14
谢谢分享
作者Author: helpme 时间: 2022-5-19 10:15
本帖最后由 helpme 于 2022-5-19 16:02 编辑
我们最近的一篇PCCP小文章，用团簇模型研究钙钛矿体系的稳定性。谢谢关注！
Title：Small Practical Cluster Models for Perovskites Based on the Similarity Criterion of Central Location Environment and Their Applications
网址：
https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2022/CP/D2CP00562J
钙钛矿材料（通常组成为ABX3, A为1价阳离子，如甲基铵（MA+）、Cs等；B为2价阳离子，如Pb、Sn等；X为卤素阴离子，如I、Br、Cl等）在太阳能电池中应用广泛，但稳定性问题在很大程度上限制了其应用。增强BX框架稳定性，以及A与BX之间的相互作用是提升材料稳定性的方法。为了清楚的研究A与BX之间的相互作用，我们提出了一种新的钙钛矿团簇模型，将处于团簇外部较为复杂的有机阳离子A替代为简单的无机阳离子Cs，只保留中心（即重点研究区域）的A位有机阳离子，通过第一性原理计算研究了团簇尺寸变化对几何、电子结构性质的影响，证实了Cs替代有机阳离子的合理性。在确定合适尺寸的团簇模型后，对于常见有机阳离子MA+、EA+、FA+等做了结构性质、A与BX结合能、A位阳离子振动变化分析、A与BX之间弱相互作用分析，以及氢键的计算。该模型可以很好地计算钙钛矿的局部结构，重点分析内部结构之间的相互作用，节约计算时间，为进一步的理论研究奠定基础。
作者Author: helpme 时间: 2022-5-19 16:20
配体和碱土金属在三金属原子活化氮气分子反应中的作用（ChemPhysChem，Structural Chemistry）
N2在大气中含量丰富，但其极强的N≡N键，使它在常温常压下难以参与各类化学反应。我院团簇和低维纳米材料研究所在“含三个活性金属原子的团簇体系活化转化氮气分子的机理研究”方面深入开展工作，取得了重要进展。
我们使用密度泛函理论计算了不同数量S配体的三核金属团簇Nb3Sn和W3Sn与N2的反应机理。结果表明，铌团簇比钨团簇具有更好的反应活性；随着配体原子的增加，铌团簇的反应活性逐渐降低，而钨团簇则在包含一个硫原子时活性最高。该论文在Wiley旗下物理化学权威期刊ChemPhysChem发表。
为了研究碱金属和碱土金属对催化活性的影响，我们通过密度泛函理论计算，系统地研究了金属小团簇Mo2M (M = Li, Na, K, Mg, Ca)和Mo3−xCax (x = 2−3)上N2活化的反应机理。研究发现，碱土金属Ca在反应中起到重要的作用。MoCa2团簇上N2可以自发解离为两个N原子，而在其它团簇上则存在能量高于反应物的过渡态。该研究论文在Springer杂志社物理化学领域专业期刊Structural Chemistry上发表。
以上两个工作以三金属原子作为理论模型，研究氮气活化的微观机理，为设计出具有三活性金属原子中心的单团簇催化剂用于常温条件下合成氨提供了理论基础。
论文题目：Comparison of Nitrogen Activation on Trinuclear Niobium and Tungsten Sulfide Clusters Nb3Sn and W3Sn (n = 0-3): A DFT Study
文章在线地址：
https://chemistry-europe.onlinel ... 1002/cphc.202200124
论文题目：Exploring trimetallic clusters containing alkali and alkaline earth metal atoms with high activity for nitrogen activation
文章在线地址：
https://link.springer.com/article/10.1007/s11224-022-01919-x
作者Author: qq0057655320 时间: 2022-5-21 12:27
感谢分享。
作者Author: helpme 时间: 2022-7-27 17:17
前期一篇关于三金属原子活化氮气分子的文章，意外被选为ChemPhysChem的封面了。第一作者来自坦桑尼亚的古桥说，长颈鹿是他们国家的一个代表（我们手工画的长颈鹿）。
想看看我们课题组的人长啥样的，可以浏览一下这个：
https://chemistry-europe.onlinel ... 1002/cphc.202200431
作者Author: test521 时间: 2022-9-14 16:27
感谢分享~
作者Author: PoorChaos 时间: 2022-9-15 11:24
感谢分享 请LZ继续更新
作者Author: helpme 时间: 2022-10-23 18:53
Chinese Chemical Letters：一个质谱实验和理论计算相结合的工作。在Ir+的作用下，乙烯与甲烷的环加成反应，形成半三明治结构。
Title：The Cycloaddition Reaction of Ethylene and Methane Mediated by Ir+ to Generate a Half-Sandwich Structure IrHCp+
Chinese Chemical Letters 34 (2023) 107196
Your personalized Share Link:
https://authors.elsevier.com/c/1fz4b3ZojpzWQb
或 https://doi.org/10.1016/j.cclet.2022.02.002
作者Author: 七尺贱 时间: 2022-11-10 19:47
丁老师没有自己的课题组网站吗，这个感觉还是很有用的
作者Author: helpme 时间: 2022-11-13 11:48
没有。懒。
作者Author: 七尺贱 时间: 2022-11-14 22:13
作者Author: helpme 时间: 2022-12-21 21:58
我们学校老师有网页简介，没有主页。
https://slx.ncepu.edu.cn/szdw/ds ... b9fc8be942a96ef.htm
没有及时更新，仅供参考。抱歉。
作者Author: Yuyong 时间: 2023-2-26 12:40
感谢分享
作者Author: helpme 时间: 2023-3-24 13:06
异核三金属MFe2和M2Fe (M = V, Nb, Ta) 团簇对氮气的活化
华北电力大学数理学院团簇和低维纳米材料研究所关于氮气活化的理论研究工作在Wiley杂志社物理化学领域权威期刊ChemPhysChem上发表。
具有异核金属活性位点的催化剂可能在氮还原反应(NRR)中具有较高的性能，深入了解反应机理对相关催化剂的设计至关重要。我们用密度泛函理论计算研究了异核三金属MFe2和M2Fe (M = V, Nb, Ta)团簇与N2的反应机理。结果表明，M2Fe比MFe2更有利于氮气反应。此外， M2Fe中独特的end-in：side-on：side-on(ESS)氮配位方式，更有利于N–N键的活化。当同时考虑N2转移和N–N解离时，Nb2Fe对N2的反应活性最高，而含Ta的团簇对N–N键的活化能力更强。这些结果表明，钒族金属的掺杂有可能改善铁基催化剂的性能。
论文信息：
Ya-Ya Wang, Xun-Lei Ding, Zhi-Wen Ji, Xiao-Meng Huang, Wei Li, Heteronuclear Trimetallic MFe2 and M2Fe (M = V, Nb, and Ta) Clusters for Dinitrogen Activation, ChemPhysChem, 2023.
http://dx.doi.org/10.1002/cphc.202200952
此外，研究组对于氮气活化方面还有如下相关论文。
[1] Non-dissociative activation of chemisorbed dinitrogen on one or two vanadium atoms supported by a Mo6S8 cluster, ChemPhysChem, 22(15) (2021) 1645-1654. https://doi.org/10.1002/cphc.202100195
[2] Facile N≡N bond cleavage by anionic trimetallic clusters V3−xTaxC4− (x=0–3): A DFT study, ChemPhysChem, 23(3) (2022) e202100771. https://doi.org/10.1002/cphc.202100771
[3] Exploring trimetallic clusters containing alkali and alkaline earth metal atoms with high activity for nitrogen activation, Struct. Chem., (2022). https://doi.org/10.1007/s11224-022-01919-x
[4] Trimetallic Clusters in the Sumanene Bowl for Dinitrogen Activation, Phys. Chem. Chem. Phys. 24, 23265-23278 (2022).
https://doi.org/10.1039/D2CP03346A
[5] Comparison of Nitrogen Activation on Trinuclear Niobium and Tungsten Sulfide Clusters Nb3Sn and W3Sn (n = 0-3): A DFT Study, ChemPhysChem 23, e202200124 (2022).(封面论文)
https://doi.org/10.1002/cphc.202200124
作者Author: 秦与来 时间: 2023-4-14 21:41
感谢分享
作者Author: helpme 时间: 2023-6-7 10:29
Divalent Organic Cations as the Novel Protective Layer for Perovskite Materials, J. Mater. Chem. A, 2023,11, 11684-11695
我们关于二价有机阳离子覆盖提高钙钛矿材料稳定性的理论研究工作，在材料学权威期刊Journal of Materials Chemistry A上以封底论文发表（Back Cover）。JMCA是英国皇家化学学会（RSC）旗下具有高影响力的国际刊物。
有机-无机钙钛矿杂化材料在太阳能电池等光电子器件中显示出巨大的应用潜力。传统的甲基铵碘化铅钙钛矿（MAPbI3）在潮湿条件下不稳定，限制了其应用。我们创造性地设计使用包含两个MA+的二价有机阳离子，例如ProDMA（MA+(CH2)3MA+），来替换表面的两个MA+。密度泛函理论计算表明，选用的几种二价有机阳离子都可以稳定覆盖在钙钛矿表面，提高钙钛矿材料的热稳定性和水稳定性。其中，ProDMA具有最佳的尺寸，相应的体系具有最高的稳定性。同时，理论模拟证明新材料的光吸收性能和功率转换效率与原始MAPbI3相似。这项工作提出了一种新的表面修饰策略，即通过使用二价甚至高阶有机阳离子（长链或聚合物）作为保护层来提高钙钛矿材料的稳定性。
相关论文
[1] Divalent Organic Cations as the Novel Protective Layer for Perovskite Materials, J. Mater. Chem. A, 2023,11, 11684-11695
[2] Small practical cluster models for perovskites based on the similarity criterion of central location environment and their applications. Phys. Chem. Chem. Phys. 24(23): 14375-14389.
[3] First-principles study on the stability and electronic properties of Dion–Jacobson halide A′(MA)n−1BnX3n+1 perovskites, J. Phys. Chem. C 125(43): 24096-24104.
作者Author: 发奋的尔且 时间: 2023-9-11 20:19
丁老师，您好，我的研究方向也是团簇催化这类的，最近我看了贵组一篇关于金属团簇催化氮气的文章，但结果复现不出来，就是Mo2活化氮气，这其中的过渡态和中间体我看文章里说的是用势能面扫描做出来的，但我通过扫描缩短Mo2,N2键长扫描出来只有一个过渡态，我想问一下老师这具体是怎么做出来的。非常谢谢老师，后期有文章发表也一定会引用贵课题组的文章。期待老师的回答。再次谢谢老师。
作者Author: 发奋的尔且 时间: 2023-9-11 20:20
老师。是这篇文献
作者Author: qiyangtt 时间: 2023-10-24 09:42
感谢老师分享
作者Author: shuai521 时间: 2024-6-24 11:36
很棒的工作，会一直关注并进行学习，希望老师可以做更多更好的工作，也便于我们学习，感谢您的分享！
作者Author: yopoxia 时间: 2024-6-30 22:10
感谢分享，不知道楼主有没有做过MOF相关的
作者Author: helpme 时间: 2024-12-21 16:38
我们从2021年以来的关于氮气活化的一些文章的汇总。有图版发在科学网我的博客下面
（http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=482864）。这里为了不占用论坛空间，就不发图了。
探索氮气活化的新前沿：从团簇到二维材料的催化之旅
氮气，这个在大气中占据近80%份额的气体，因其稳定的氮氮三键（N≡N）而难以在常温常压下参与化学反应。然而，氮气的还原反应——尤其是合成氨（NRR）——对于农业、化工等领域至关重要。传统的Haber-Bosch工艺需要在高温高压下进行，且能耗巨大、碳排放严重。因此，探索温和条件下的氮气活化和转化，成为近年来催化领域的一大热点。我们以密度泛函理论为基础，深入研究氮气活化的微观机理，取得了一些科研进展。
一、Mo₆S₈团簇上的钒原子：金属数目和氮气配位方式的影响
我们首先将目光投向了具有较高对称性和稳定性的Mo₆S₈团簇。在这个平台上，我们巧妙地负载了一个或两个钒原子，作为催化反应的活性位点。通过深入研究，我们发现，当两个钒原子协同作用时，它们能够显著地活化氮气分子。值得注意的是，氮气的配位方式对其活化程度有着至关重要的影响，而体系的电荷状态同样不可忽视，其中阴离子团簇展现出了最高的活性。这些发现不仅揭示了氮气活化的微观机理，也为设计和合成高效的氮气还原制氨（NRR）催化剂提供了宝贵的理论指导。
论文信息：Non-dissociative activation of chemisorbed dinitrogen on one or two vanadium atoms supported by a Mo6S8 cluster, ChemPhysChem 22, 1645-1654 (2021).
论文网址：http://doi.org/10.1002/cphc.202100195
图1钒原子上不同配位形式的N2具有不同的N-N键活化程度
二、配体S原子：影响三金属原子活化氮气的关键因素
在进一步的研究中，我们转向了三核金属团簇，并考察了配体S原子对氮气活化的影响。通过密度泛函理论计算，我们发现铌（Nb）团簇比钨（W）团簇具有更好的反应活性。然而，随着配体S原子的增加，铌团簇的反应活性逐渐降低；而钨团簇在包含一个硫原子时活性最高。这些结果表明，配体数量对三金属原子团簇的反应活性有着重要影响。这一发现为设计出具有三活性金属原子中心的单团簇催化剂提供了理论基础。
我们的工作得到了学术界的认可，该论文被选为ChemPhysChem的封面论文。在封面介绍中，我们引用了《道德经》“道生一，一生二，二生三，三生万物”理念，认为“三”象征着多样性和无限可能。因此，在单原子和双原子催化的基础上，系统地研究三核金属团簇作为催化剂活性中心的体系，对于开发复杂NRR反应中的高效催化剂具有重要意义。
论文信息：Comparison of nitrogen activation on trinuclear niobium and tungsten sulfide clusters Nb3Sn and W3Sn (n=0–3): A DFT study, ChemPhysChem 23, e202200124 (2022).
论文网址：http://doi.org/10.1002/cphc.202200124；http://doi.org/ 10.1002/cphc.202200431
图2 配体S对W3和Nb3活化N2的不同影响；ChemPhysChem封面。
三、碱金属/碱土金属的加入：提升氮气活化能力的新策略
除了配体数量的影响外，我们还尝试了向金属团簇中加入碱金属或碱土金属原子，以提升体系的反应活性。研究发现，掺入一个碱金属或碱土金属原子可以提高氮气的吸附能，降低其转移和解离能垒。其中，Mo2Ca团簇对氮气的活化能力尤为突出。进一步增加钙原子的数目后，我们发现N2在MoCa2上的解离可以自发进行。这些结果详细展示了一个寻找高反应活性团簇系统的实际过程，并为下一步设计包含碱金属和碱土金属的氮气活化转化催化剂提供了重要线索。
论文信息：Exploring trimetallic clusters containing alkali and alkaline earth metal atoms with high activity for nitrogen activation, Struct. Chem. 34, 87-96 (2023).
论文网址：http://doi.org/10.1007/s11224-022-01919-x
图3 团簇中Ca原子数量对N-N活化的影响
四、异核三金属原子团簇：几何与电子结构的双重优势
在V₃C₄⁻团簇的研究基础上，我们进一步引入了其他金属原子，形成了异核三金属原子团簇。这些团簇由于具有几何和电子结构的非对称性，为反应过程提供了更多的可能性。通过系统的密度泛函理论计算，我们发现V-Ta₂C₄⁻团簇在氮气转移和解离过程中都具有较低的能垒，从而具有最佳的反应活性。这一研究结果不仅为我们提供了异核团簇上氮气活化的新视角，也为催化剂的理性设计提供了重要思路。
论文信息：Facile N≡N bond cleavage by anionic trimetallic clusters V3-xTaxC4- (x=0-3): A DFT study, ChemPhysChem 23, e202100771 (2022).
论文网址：http://doi.org/10.1002/cphc.202100771
图4 异核三金属原子团簇VTa2C4–上的氮气活化
五、铁基异核三金属原子团簇：传统催化剂的改性策略
铁是传统制氨工业中使用的催化剂，但其苛刻的反应条件限制了其广泛应用。为了探索提高铁基催化剂性能的可能途径，我们研究了异核三金属原子团簇MFe₂和M₂Fe（M = V, Nb, Ta）上的氮气活化机理。通过计算发现，钒族金属的掺杂有望改善铁基催化剂的性能。M2Fe的活性整体高于MFe2，其中Nb2Fe的反应活性最高，而含Ta的团簇对N-N键的活化能力更强。这些发现不仅为我们提供了掺杂效应对催化剂性能影响的深入理解，也为设计高效的铁基催化剂提供了新的方向。
论文信息：Heteronuclear trimetallic MFe2 and M2Fe (M=V, Nb, and Ta) clusters for dinitrogen activation, ChemPhysChem 24, e202200952 (2023).
论文网址：https://doi.org/10.1002/cphc.202200952
图5 N2分子在M2Fe上的特殊配位方式有利于N-N键活化
六、碗状苏曼烯分子：稳定与活性的完美结合
裸露的三原子金属团簇热力学不稳定，容易团聚而降低反应活性。为了解决这个问题，我们选用了具有碗状几何结构的有机分子苏曼烯（C21H12）作为基底，考察其负载的三原子金属团簇M3（M=Ti, Zr, V, Nb）活化氮气分子的能力。研究发现，苏曼烯能够稳定吸附M3团簇，并有效避免其内聚成更大的团簇，同时在热力学和动力学上均保持较高的反应活性。此外，我们还发现了一个有趣的“模糊效应”，即具有C3v对称性的苏曼烯分子使得原先几何结构差异较大的M3团簇在吸附后都成为近似等边三角形结构，并在电子结构上表现出一定的相似性。这一工作为利用特殊结构有机分子作为载体设计出具有较高稳定性和反应活性的催化剂提供了新的途径。
论文信息：Trimetallic clusters in the sumanene bowl for dinitrogen activation, Phys. Chem. Chem. Phys. 24, 23265-23278 (2022).
论文网址：https://doi.org/10.1039/D2CP03346A
图6 碗状苏曼烯负载金属三原子活化氮气分子
七、外加电场：调节氮气活化的新手段
在电催化反应体系中，外加电场的影响是不可避免的外界因素。同时，外加电场是一种调节催化反应的有效手段。为了研究其对氮气活化反应的影响，我们探讨了外加电场对苏曼烯负载的Nb3上氮气分子的吸附和解离的影响。研究发现，电场的作用在N-N活化的不同阶段有所不同。垂直指向苏曼烯分子表面的负方向电场有利于初始活化和N-N键的伸长，而正向电场则有利于N-N键的完全解离。这一发现为深入理解N2活化以及合理设计如氮气还原反应（NRR）等电催化反应条件提供了重要的理论依据。
论文信息：Effect of external electric field on nitrogen activation on a trimetal cluster, ChemPhysChem 25, e202300961 (2024).
论文网址：https://doi.org/10.1002/cphc.202300961
图7 外加电场对于三金属原子上氮气活化的影响
八、NRR活性火山图：指导异核团簇设计
Sabatier原理是设计NRR催化剂时的重要概念。根据NRR催化活性相对于N物种吸附能的火山图，我们选择了位于火山图两侧的Y和Co金属形成合金，以期获得更好的催化活性。通过与实验组合作，我们使用质谱方法在室温下观测了Y-Co异核金属碳化物团簇阴离子和N2的反应。研究发现，Y2CoC1,2–团簇具有最高的反应活性。这一研究在分子水平上揭示了Y-Co异核碳化物团簇活化N2的机制，为利用NRR活性火山图设计新型高活性NRR催化剂提供了初步基础。
论文信息：Dinitrogen activation by heteronuclear metal carbide cluster anions Y1-3CoC1,2–: An experimental and DFT study, ChemCatChem 16, e202300978 (2024).
论文网址：https://doi.org/10.1002/cctc.202300978
图8 依据NRR活性火山图设计Y-Co异核团簇活化氮气分子
九、多孔二维材料C2N：负载金属三原子的新舞台
为了拓宽研究内容和体系，我们前述团簇体系上N2活化工作的寄出了，开展了二维周期性体系上N2加氢制氨的理论研究。多孔氮化石墨烯C2N是一种新型二维材料，其周期性结构中包含由氮原子构成的小孔，可以稳定嵌入若干金属原子。我们设计了C2N负载的金属三原子团簇催化剂M3@C2N（M=Fe, Co, Ni）用于催化氮气合成氨的反应，并探索了引入碱土金属Ca原子对催化体系的影响。通过计算发现，Fe3@C2N展现出了很高的NRR活性和选择性，而Ca的加入总体上是不利的。这一发现不仅为我们提供了利用多孔二维材料作为载体设计高效催化剂的新策略，也为实验合成提供了重要的理论指导。
论文信息：Catalysts with trimetallic sites on graphene-like C2N for electrocatalytic nitrogen reduction reaction: a theoretical investigation, ChemPhysChem 25, e202400143 (2024).
论文网址：https://doi.org/10.1002/cphc.202400143
图9 多孔C2N负载金属三原子催化NRR反应
结语
从团簇到二维材料，从单原子到多原子催化，我们不断探索氮气活化的微观机理，为设计高效催化剂的新思路。在未来的研究中，我们将继续深入探索氮气的活化与转化机制，为合成氨等工业过程提供更加高效、环保的催化剂解决方案。
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