Механізм відновлення молекулярного кисню на поверхні оксиднонікелевого каталізатора

Abstract

З метою виявлення електронних чинників, що впливають на активність досліджуваного каталізатора, були виконані ab іnіtіo квантово-хімічні розрахунки електронної структури молекулярного кластера Ni2O8 і адсорбційних комплексів з використанням формалізму самоузгодженого поля МО ЛКАО Хартрі-Фока-Рутана в базисі STO-3G функцій Гауса. Енергія електронної кореляції в досліджуваних структурах обчислювалась з використанням теорії збурень другого порядку Моллера-Плесета. Показано, що обчислені значення енергії адсорбції сумірні з їх експериметальними значеннями, що свідчить про адекватний вибір методу розрахунків. Запропоновано пояснення протікання каталітичної реакції відновлення кисню в середньому за 3-х електронному механізму, що підтверджується результатами експериментів на оксиднонікелевих каталізаторах.

С целью выявления электронных факторов, которые влияют на активность исследуемого катализатора, были выполнены ab іnіtіo квантово-химические расчеты электронной структуры молекулярного кластера Ni2O8 и адсорбционных комплексов с использованием формализма самосогласованного поля МО ЛКАО Хартрі-Фока-Рутана в базисе STO-3G функции Гаусса. Энергия электронной корреляции в исследуемых структурах вычислялась с использованием теории возмущений второго порядка Моллера-Плесета. Показано, что вычисленные значения энергии адсорбции соизмеримы с их экспериментальными значениями, что свидетельствует об адекватном выборе метода расчетов. Предложено объяснение протекания каталитической реакций восстановления кислорода в среднем по 3-х электронному механизму, что подтверждается результатами экспериментов на оксидноникелевых катализаторах.

The present paper describes ab іnіtіo quantum-chemical calculations of electronic structure of molecular cluster Ni2O8 and adsorption complexes using formalism of the self-congruent field of MO LCAO Henry-Folk-Rutan based on STO-3G functions of Gausse. Calculations were performed in order to research electronic factors which influencing on the activity of the investigated catalyst. Energy of electronic correlation was calculated for the investigated structures using perturbation theory of the second order Moller-Plesset. It has been shown that the calculated values of adsorption energy correlate well with their experimental one. Our data confirm the adequacy of calculation method. A explanation of an average of catalytic 3-electron electroreduction of oxygen was proposed. Such mechanism is confirmed by the experimental data.