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团簇Mo2S4的催化活性位点分析

2021-05-09方志刚吕孟娜井润田曾鑫渔

辽宁科技大学学报 2021年6期

王 倩,方志刚,吕孟娜,井润田,曾鑫渔

(辽宁科技大学 化学工程学院,辽宁 鞍山 114051)

以Pt 为代表的贵金属是性能优良的催化材料,但由于资源短缺、价格昂贵等问题,不能广泛应用于实际生产[1]。过渡金属独特的d 电子结构使其具有独特的物理化学性质。过渡金属原子掺杂非金属原子是有效的催化材料,有望代替Pt 等贵金属催化剂。过渡金属的硫化物[2]、磷化物[3]及碳化物[4]等作为催化材料已经被应用于电池、半导体等领域。非晶态合金具有长程无序短程有序的特点,在催化析氢[5]、磁学性质[6]等方面均有报道。在非晶态Mo-S 体系中,MoS2与Mo6S8都有应用。Cheah 等[7]发现 MoS2具有特殊的二维空间结构,对其光催化性能进行深入探究。Lu 等[8]实验研究发现,使用Mo6S8/C颗粒设计可以转移人工固相电解质界面膜层,提高在碳酸盐电解质中高锂金属的稳定性,使NMC-811 阴极耦合的原型全电池的循环稳定性显著提高。目前,对Mo2S4体系鲜有报道。本文设计团簇Mo2S4初始构型,对其进行量子化学计算,研究团簇Mo2S4的催化活性位点,以期为Mo-S 非晶态合金体系的相关研究提供参考。

1 团簇Mo2S4的计算方法与结构模型

1.1 计算方法

采用与文献[9]相同的量子化学水平B3LYP/Lanl2dz,并根据拓扑学原理[10]设计出 40 种团簇Mo2S4初始构型,在密度泛函理论(Density functional theory,DFT)方法[11]的基础上进行全参数优化计算及虚频验证,排除含虚频的不稳定构型及同重态下相同几何构型中能量较高的构型之后,最终得到单、三重态稳定构型各5种。对Mo、S原子采用含相对论矫正的有效核电势价电子从头计算基组[12],即18-eECP的双ξ基组(3s,3p,3d/2s,2p,2d)优化,并在 S 原子上加极化函数ξS.d=0.55[13]。……

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