α-Fe表面铁原子簇对分子氮的活化吸附模型的EHMO计算

最近,我们采用EHMO电荷自洽法,进行了α-Fe表面铁原子簇的能级、电荷及其对分子氮活化的量化计算。有关参数与铁原子d、s、p组态的选择是通过铁原子簇及N_2的分子轨道能级计算值与实验值的比较。参见表一至表四。铁原子所选用参数与Anderson新近铁原子簇的计算所选用参数基本一致,参见表五。计算表明,细致地选择参数,可以克服Cooper所指出同时选用3d4S4P态对Fe_2的计算的实际偏差,参     

在双促进铁催化剂上氨合成反应动力学及作用机理

在前文的基础上,根据红外吸收光谱,场离子质谱,俄歇电子能谱,低能电子衍射,吸附后金属输出功增量,~(15)N_2-~(14)N_2同位素交换,D_2对氨合成反应速率的反同位素效应,氢对氮吸附量、吸附速度、氨生成速度的影响,同位素方法测出的化学计量比等方面的实验事实,以及量子化学计算结果,提出在铁催化剂上氨合成的催化作用机理,并推导出相应的动力学方程式。这方程形式上与1963年推广式一致,但动力学机理与微观参数物理化学意义不同。本文不主张气相H_2分子与吸附氮作用而主张吸附的N_2δ~-与诱生吸附的H~δ~+(或H_2δ~+)相作用,为速率控制步骤之一,从而较好地解释氮解离的化学推动力。同时,说明了N_2与H_2不互相竞争吸附位的微观原理。综合评论了国际上主要的氨合成动力学方程式及其互相间的联系。 根据本文推得的动力学方程,将0zaki-Taylor实验数据重新处理,结果表明本文方程与实验值符合程度更好。例如,由该方程处理实验数据求得的动力学参数a与压力的关系,αH/αD随温度变化的关系,都与理论估计符合。本文还求得某些新的动力学参数,并讨论其物化涵义。结果表明,D_2对氨合成反应速率的反同位素效应是热力学因素(K_(ND_3)>K_(NH_3),K_(D_2)>K_(H2))以及动力学因素[(k_2)_D>(k_2)_H]的加和,而不是Ozaki所提出的     

氨合成铁催化剂活性中心模型及分子氮的络合活化

根据α-Fe晶格参数,表面原子的配位不饱和性,反应的动力学几何因素,络合催化原理,以及由表面原子剩余杂化轨函所组成的基函的量子化学近似计算,本文提出N_2的端基吸附不是目前一般认为的垂直吸附在(111)晶面的底端原子上,而是N_2端基吸附在(111)晶面配位较底端原子不饱和的一个表面原子上,端基吸附与(111)面斜交约20°角,同时有三个与N_2分子中心相距约2.48A的最邻近铁原子侧基络合,生成端基加三侧基ω1,μ_3(η~2)型络合物。氨合成铁催化剂活性中心,除了这样的4-Fe原子簇吸附中心外,还需要一个和吸附中心毗邻并合用二原子的4-Fe原子簇氮分子离解中心,共构成6-Fe原子簇活性中心。本文提出的活性中心模型及吸附态,解释了H_2在铁屑上及钼屑上的吸附场电子发射显微镜图象(Brill et al.,＆ Ishizaka et al.);N_2或NH_3对催化剂预处理所引起的Mossbauer谱图象改变及氨合成活性的增加(Boudart et al.);N_2在Fe上的X光光电子能谱(Kishi et al.);说明了由场离子质谱证实的N_3~ ,N_4~ 的生成机理(Schmidt);~(14)N_2-~(15)N_2在Fe,Fe-Al_2O_3-K_2O上同位素交换机理,提出N或NH的表面迁移是同位素交换决定性步骤,从而解释了在Fe,Fe-Al_2O_3-K_2O上及H_2存在下同位素的显著差异及交换动力学(Ozaki et al.)。 ω_1,μ_