纯计算ACSCatal。三原子金属团簇催化NRR

　　2022年11月25日，ACSCatal。在线发表了中科院化学所骆智训研究员课题组的研究论文，题目为《OntheNatureofThreeAtomMetalClusterCatalysisforN2ReductiontoAmmonia》。
　　催化氮气（N2）活化和还原合成氨一直是人们研究的热点。团簇修饰催化剂因其独特的活性位点和最大的协同效应被认为是很有前景的N2活化催化剂。然而，金属团簇本身的性质还没有被完全揭示出来。在此研究中，作者报道了第三和第四周期元素中所有20种过渡金属的三原子金属团簇（threeatommetalcluster，M3）的N2活化和还原。通过考虑三个关键过程来评估这些M3团簇的催化作用，包括N2分解、氢化和NH3脱附。与TMII和TMIII团簇（即6B8B和1B2B）相比，M3团簇（3B5B）的TMI系列能够自发地支持N2分解。根据这三个标准，确定Y3、Sc3、Zr3和Nb3为氨合成的合格候选者。这些团簇具有较好的空穴位点N2吸附和较强的轨道杂化，金属的d轨道电子对N2的和轨道有着反馈作用（backdonation）。采用石墨烯支撑的Y3和Nb3团簇（Y3G和Nb3G）对氨合成进行了进一步研究，表明这种M3团簇具有优异的活性和潜在的应用价值。该工作验证了三原子团簇催化的有效性，并指导了高效催化剂的设计。
　　图1N2吸附结构和差分电荷密度
　　图2N2分解的吉布斯自由能变化
　　图32N加氢过程
　　图4NRR的反应路径
　　图5PDOS、COHP和分子轨道能级
　　图6N2分解过渡态、加氢反应势垒和NH3脱附能
　　图7三原子金属团簇结构、N2吸附差分电荷密度和AIMD
　　图8NRR的反应路径
　　【论文链接】
　　Cui，C。，Zhang，H。，Cheng，R。etal。OntheNatureofThreeAtomMetalClusterCatalysisforN2ReductiontoAmmonia。ACSCatal。，2022，12，1496414975。https：doi。org10。1021acscatal。2c04146
　　【其他相关文献】
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