Теоретическое исследование дегидрирования метанола на нанокластере платины

Abstract

Методом функционала плотности изучена реакция дегидрирования метанола по механизму разрыва O-H-связи на нанокластере платины Pt79, проведено сравнение с идеальной поверхностью Pt(111). Найдено, что наиболее устойчивые комплексы образуются при адсорбции COНх (x = 1-4) частиц на низкокоординированных атомах нанокластера Pt79, при этом такой предпочтительности для атомов Н не обнаружено. Абсолютные значения энергии адсорбции на вершинах и ребрах нанокластера Pt79 выше на 0,2–0,7 эВ, чем на высококоординированных центрах регулярной поверхности Pt(111). Стабильность адсорбционных комплексов на поверхности нанокластера уменьшается от вершин к ребрам и затем к центру граней (111) нанокластера. Анализ энергетического профиля реакции показывает, что тепловой эффект образования ключевого интермедиата CH3O на кластере Pt79 становится нулевым в отличие от эндотермического (0,5 эВ) на регулярной поверхности Pt(111). Экзотермический эффект всех остальных реакционных стадий, за исключением десорбции СО, на нанокластере увеличивается на ~0,2-0,5 эВ

The methanol dehydrogenation through the initial breaking of the O-H bond at Pt79 nanoparticle was studied with the DFT method. The comparison with an ideal surface of Pt (111) was carried out. The most stable complexes were found for COНх (x = 1-4) species adsorbed at low-coordinated atoms of nanocluster Pt79, whereas no preference for adsorption at corners and edges for Н atoms was found. The absolute adsorption energies of COНх species at corner and edge sites of platinum nanocluster increased by 0.2–0.7 eV in comparison with high-coordinated sites of the regular Pt(111) surface. The stabilization effect of adsorption at the nanoparticle decreases from corners to edges and then to the center of (111) facet. According to the reaction energy profile, the thermal effect of the formation of CH3O at the nanocluster becomes close to zero, in contrast to the endothermic effect (0.5 eV) on the regular Pt(111) surface. The exothermic effects for other reaction stages at the platinum nanocluster, excluding CO desorption, increase by ~0.2-0.5 eV