基于第一性原理的二氧化铈完整和缺陷表面上氢气活化研究

氢气活化在过渡金属氧化物催化的加氢反应中起到至关重要的作用.二氧化铈(CeO_(2))表面上氢气如何活化是乙炔加氢反应中的重要科学问题.本文利用密度泛函理论计算(DFT)的方法,系统研究了化学计量及有氧缺陷的CeO_(2)(111)、(110)和(100)表面上氢气活化机理.氢气在化学计量的CeO_(2)表面解离时仅形成羟基,而氧空位的存在可以有效促进氢气活化.CeO_(2-x)(111)和(100)缺陷表面上H^(+)和H^(-)物种可以共存,而在CeO_(2-x)(110)缺陷表面上只能观察到H^(+)物种.化学计量及有氧缺陷的CeO_(2)表面上氢气活化的结构敏感性与H^(+)和H^(-)吸附能有关,并由氧空位形成能以及Ce、O离子的电荷分布决定.该理论工作深入理解了二氧化铈基催化剂上氢气活化过程,为优化和设计高效加氢催化剂提供了理论支撑.