高选择性部分氧化催化剂Au-Pd/TiO_(2)-SiO_(2)的设计合成与苯甲醇部分氧化反应

贵金属纳米催化剂在苯甲醇部分氧化制备苯甲醛过程中具有较高的反应活性,产物苯甲醛选择性较低。采用一锅法制备TiO_(2)改性的Au-Pd/TiO_(2)-SiO_(2)纳米合金催化剂并用于苯甲醇部分氧化反应。对催化剂结构表征关联反应进行评价。结果表明:少量TiO_(2)的引入会改善贵金属纳米颗粒在载体表面的分散度,调变了金钯合金表面的电子结构,提高反应活性,并显著提高载体表面Lewis酸位的数量,从而大幅提高苯甲醛选择性;大量TiO_(2)的引入会导致金钯合金程度降低,产生大量的Bronsted酸位,使得反应活性和产物选择性都大幅降低。

碱性燃料电池Ni基阳极氢氧化性能的实验设计

文章将碱性燃料电池Ni基阳极氢氧化(HOR)性能研究设计成研究型教学实验项目。该实验利用第一性原理方法,构建了3种KOH溶液/NiCr合金电极界面模型,分析了合金表面的抗氧化性,探究了合金表面的HOR机理,模拟了HOR极化曲线,筛选出具有优异抗氧化性和HOR活性的Ni3Cr(111)阳极催化剂。该实验以高性能计算集群为硬件支撑,采用Materials Studio软件包进行理论计算,适合作为本科生研究型教学实验,有助于学生创新意识和科研能力的培养。

C_3H_7/NH_2/Fe^+体系反应活性的密度泛函研究

采用B3LYP密度泛函理论对C3H7/NH2/Fe+体系生成乙烯和丙烯的反应路径进行了研究。在B3LYP/6-31+G**水平上,优化了4重态势能面上的极小值和过渡态的几何构型,计算了它们的能量和频率等参数,得到了该反应的势能面以及反应基元过程的详细信息。

Fe掺杂碳纳米管析氢活性的研究性实验设计

针对新能源材料中的电催化析氢过程,设计了研究型实验"Fe掺杂碳纳米管的析氢活性",探究了FeCNT(5,5)的几何和电子结构、结构稳定性、析氢反应路径和析氢活性。该实验以高性能计算集群为平台,利用Materials Studio软件开展密度泛函理论模拟,适合作为本科生研究型计算材料学实验,有助于激发学生参与科研和创新的热情。

哌啶在MoP表面C—N键断裂反应实验设计

设计了哌啶在Mo P表面C—N键断裂反应机理实验,给出了哌啶在MoP(001)表面加氢脱氮反应中的C—N键断裂机理。哌啶在MoP(001)上存在4种稳定的吸附构型,均通过N—Mo键吸附在Mo原子顶位且吸附较弱,C—N键并未受到活化作用。哌啶E1消去过程(质子化+C—N键断裂)包含的反应能垒均比哌啶C—N键直接断裂能垒小很多,因此哌啶是通过E1消去反应而发生C—N键断裂的。该实验以超算中心为平台,使用Materials Studio软件开展密度泛函理论计算,可为材料计算类实验的开展提供思路和经验。

噻吩在MoP表面的加氢脱硫反应实验设计

针对石油工业中所关注的加氢脱硫过程,设计研究型实验"噻吩在MoP表面的加氢脱硫反应机理",给出了MoP(001)和(010)表面的加氢脱硫反应机制。该实验以超算中心的计算资源为硬件支撑,使用Materials Studio软件进行密度泛函计算,并借助于Origin软件给出绘图结果。

低维金属催化剂在尾气处理中的应用综合研究型实验设计

该文将科研课题“低维金属催化剂在尾气处理中的应用”引入本科生综合实验教学。实验内容包括:根据实际工程案例背景构建模型、基于密度泛函理论研究催化剂的结构成分及性能、分析催化氧化CO的机理,以及对理论预测催化剂进行实验验证。该实验项目涉及材料物理、计算材料学及材料化学等方面知识。该实验内容来源于实际,服务于实际,有助于锻炼学生分析问题和解决问题的能力,有助于激发学生的创新意识。