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团簇Co3FeP催化活性位点的研究

2021-09-08毛智龙方志刚井润田侯欠欠

安徽工业大学学报(自然科学版) 2021年3期

毛智龙,方志刚,井润田,许 友,侯欠欠

(辽宁科技大学化学工程学院,辽宁鞍山 114051)

近年,非晶态合金由于具有短程有序、长程无序的特点,逐渐成为热点研究对象。向过渡金属Co 和Fe中加入类金属元素P 的非晶态合金Co-Fe-P 显示出优异的特性,如Co-Fe-P 体系磁性材料因具有三层空心微球和纳米线阵列等结构,在磁性材料、微波吸收材料和锂硫电池的介质等领域具有巨大的应用前景。Co-Fe-P体系催化剂存在多孔中空结构,此类结构有助于催化剂暴露出催化活性位点,促使其与反应物充分接触。Co-Fe-P 体系催化剂可催化水解析氧和水解析氢,也可整体催化水解;Co-Fe-P 非晶态合金也可与多种物质掺杂形成高效催化剂,如与MOF 衍生的二维掺氮碳纳米片耦合形成催化剂,将其封装入N,P 中一起掺杂至石墨烯形成催化剂等。综上所述,Co-Fe-P 体系非晶态合金不仅在材料与介质领域的应用值得期待,在作为催化剂的应用中也非常有前景。但目前学者多是从宏观层面对Co-Fe-P 体系催化剂进行研究,较少对其作用机理进行研究。鉴于此,以非晶态合金团簇CoFeP为局域结构模型,探讨其催化活性的影响机理,为下一步相关催化研究提供理论支撑。

1 团簇模型和计算方法

以团簇CoFeP为局域结构,利用密度泛函理论和拓扑学原理,在量子化学中较高的B3LYP/Lan12dz水平下,对团簇CoFeP 三重态和单重态的所有初始构型进行全参数的优化和频率计算。其中对Co,Fe原子采用18-eECP双ξ基组(3s,3p,3d/2s,2p,2d),对P原子采用Dunning/Huzinaga双ξ基组(9s,5p/3s,2p)并加上极化函数

ξ

=0.55。所有的计算均在微型计算机hp Z440上用Gaussian09程序完成。……
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