Молекулярный механизм разложения Н2О2 в реакции с кластером Au25(SСН3)12

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В рамках метода функционала плотности DFT изучены реакции нейтрального и анионного кластеров состава Au25(SСН3)12 с одной молекулой Н2О2 (механизм I) и с ее димером (H2O2)2 (механизм II). Установлено, что все процессы протекают с невысокими барьерами активации и большим выигрышем энергии при образовании продуктов, а также что механизмы I и II взаимосвязаны. На основании расчетных данных предложена структура кластеров золота с наиболее вероятными активными центрами для дальнейшего взаимодействия с метаном, которые содержат один или два атома О. При этом кластеры, содержащие О2-фрагмент, могут образовываться не только в реакции исходного кластера Au25(SСН3)12 с пероксидом водорода, но и с молекулярным кислородом, так как энергия адсорбции О2 невелика и процесс близок к равновесному.

Об авторах

Н. Г. Никитенко

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: ng_nikitenko@mail.ru
Россия, Московской обл., Черноголовка

А. Ф. Шестаков

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, факультет фундаментальной физико-химической инженерии

Автор, ответственный за переписку.
Email: ng_nikitenko@mail.ru
Россия, Московской обл., Черноголовка; Россия, Москва

Список литературы

  1. Yaseen M., Humayun M., Khan A. et al. // Energies. 2021. V. 14. № 5. P. 1278. https://doi.org/10.3390/en14051278
  2. Ishida T., Murayama T., Taketoshi A. et al. // Chem. Rev. 2020. V. 120. № 2. P. 464. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00551
  3. Li Z., Brouwer C., He C. // Ibid. 2008. V. 108. № 8. P. 3239. https://doi.org/10.1021/cr068434l
  4. Stratakis M., Garcia H. // Ibid. 2012. V. 112. № 8. P. 4469. https://doi.org/10.1021/cr3000785
  5. Sankar M., He Q., Engel R.V. et al. // Ibid. 2020. V. 120. № 8. P. 3890. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00662
  6. Carabineiro S.A.C. // Front. Chem. 2019. V. 7:702. https://doi.org/10.3389/fchem.2019.00702
  7. Qi G., Davies T.E., Nasrallah A. et al. // Nature Catalysis. 2022. V. 5. № 1. P. 45. https://doi.org/10.1038/s41929-021-00725-8
  8. Golovanova S.A., Sadkov A.P., Shestakov A.F. // Kinetics and Catalysis. 2020. V. 61. № 5. P. 740. https://doi.org/10.1134/s0023158420040060
  9. Cai X., Saranya G., Shen K.Q. et al. // Angew. Chem.-Int. Edit. 2019. V. 58. № 29. P. 9964. https://doi.org/10.1002/anie.201903853
  10. Staykov A., Miwa T., Yoshizawa K. // J. of Catalysis. 2018. V. 364. P. 141. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2018.05.017
  11. Mikami Y., Dhakshinamoorthy A., Alvaro M. et al. // Catal. Sci. Technol. 2013. V. 3. №1. P. 58. https://doi.org/10.1039/c2cy20068f
  12. Wani I.A., Jain S.K., Khan H. et al. // Curr. Pharm. Biotechnol. 2021. V. 22. № 6. P. 714. https://doi.org/10.2174/1389201022666210218195205
  13. Nasaruddin R.R., Chen T.K., Yan N. et al. // Coord. Chem. Rev. 2018. V. 368. P. 60. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2018.04.016
  14. Liu L., Li H.Y., Tan Y. et al. // Catalysts. 2020. V. 10. № 1. P. 107. https://doi.org/10.3390/catal10010107
  15. Asao N., Hatakeyama N., Menggenbateer et al. // Chem. Comm. 2012. V. 48. № 38. P. 4540. https://doi.org/10.1039/c2cc17245c
  16. Zhu Y., Qian H.F., Drake B.A. et al. // Angew. Chem.-Int. Edit. 2010. V. 49. № 7. P. 1295. https://doi.org/10.1002/anie.200906249
  17. Tian S.B., Cao Y.T., Chen T.K. et al. // Chem. Comm. 2020. V. 56. № 8. P. 1163. https://doi.org/10.1039/c9cc08215h
  18. Yao Q.F., Wu Z.N., Liu Z.H. et al. // Chem. Sci. 2021. V. 12. № 1. P. 99. https://doi.org/10.1039/d0sc04620e
  19. Heaven M.W., Dass A., White P.S. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2008. V. 130. № 12. P. 3754. https://doi.org/10.1021/ja800561b
  20. Zhu M., Aikens C.M., Hollander F.J. et al. // Ibid. 2008. V. 130. № 18. P. 5883. https://doi.org/10.1021/ja801173r
  21. Wu Z.W., Gayathri C., Gil R.R. et al. // Ibid. 2009. V. 131. № 18. P. 6535. https://doi.org/10.1021/ja900386s
  22. Juarez-Mosqueda R., Mpourmpakis G. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2019. V. 21. № 40. P. 22272. https://doi.org/10.1039/c9cp03982a
  23. Zhu K.X., Liang S.X., Cui X.J. et al. // Nano Energy. 2021. V. 82. 105718 https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105718
  24. Kang X., Chong H.B., Zhu M.Z. // Nanoscale. 2018. V. 10. № 23. P. 10758. https://doi.org/10.1039/c8nr02973c
  25. Голованова С.А., Садков А.П., Шестаков А.Ф. // Изв. АН. Сер. Хим. 2022. № 4. С. 665.
  26. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. P. 3865.
  27. Stevens W.J., Bash H., Krauss M. // J. Chem. Phys. 1984. V. 81. № 12. P. 6026.
  28. Stevens W.J., Krauss M., Bash H. et al. // Can. J. Chem. 1992. V. 70. P. 612.
  29. Лайков Д.Н., Устынюк Ю.А. // Изв. АН. Сер. Хим. 2005. № 3. С. 804. https://doi.org/10.1007/s11172-005-0329-x
  30. Nikitenko N.G., Shestakov A.F. // Kinetics and Catalysis. 2014. V. 55. № 4. P. 401. https://doi.org/10.1134/s0023158414030100
  31. Nikitina N.A., Pichugina D.A., Kuz’menko N.E. // Kinet. Catal. 2019. V. 60. № 5. P. 606. https://doi.org/10.1134/s0023158419050033
  32. Pichugina D.A., Nikitina N.A., Kuz’menko N.E. // J. Phys. Chem. C. 2020. V. 124. № 5. P. 3080. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b10286
  33. Barone V., Cossi M., Tomasi J. // J. Chem. Phys. 1997. V. 107. № 8. P. 3210. https://doi.org/10.1063/1.474671
  34. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B. et al. Gaussian 03. Revision A.7. Pittsburgh: Gaussian Inc., 2003.
  35. Wu Z.K., Jin R.C. // ACS Nano. 2009. V. 3. № 7. P. 2036. https://doi.org/10.1021/nn9004999
  36. Wang W.L., Ji C.L., Liu K. et al. // Chem. Soc. Rev. 2021. V. 50. № 3. P. 1874. https://doi.org/10.1039/d0cs00254b
  37. Никитенко Н.Г., Шестаков А.Ф. // Кинетика и катализ. 2013. Т. 54. № 2. С. 177. https://doi.org/10.1134/S0023158413020110
  38. Никитенко Н.Г., Шестаков А.Ф. // ДАН. 2013. Т. 450. № 2. С. 181. https://doi.org/10.1134/s0012500813050066
  39. Liu K., Chen T., He S.Y. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2017. V. 56. № 42. P. 12952. https://doi.org/10.1002/anie.201706647
  40. Liu K., He S.Y., L. Li et al. // Scientific Reports. 2021. V. 11. № 1. https://doi.org/10.1038/s41598-021-89235-y
  41. Шамб У., Сеттерфилд Ч., Вентворс Р. Перекись водорода. Москва: Изд-во иностр. лит. 1958. 578 с.
  42. Kelly C.P., Cramer C.J., Truhlar D.G. // J. Phys. Chem. B. 2007. V. 111. № 2. P. 408. https://doi.org/10.1021/jp065403l
  43. Sivadinarayana C., Choudhary T.V., Daemen L.L. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2004. V. 126. № 1. P. 38. https://doi.org/10.1021/ja0381398
  44. Agarwal N., Thomas L., Nasrallah A. et al. // Catalysis Today. 2021. V. 381. P. 76. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2020.09.001
  45. Yao Z.H., Zhao J.Y., Bunting R.J. et al. // Acs Catalysis. 2021. V. 11. № 3. P. 1202. https://doi.org/10.1021/acscatal.0c04125
  46. Tang Y.Q., Zhang Z.H., Lu M.K. et al. // Ind. Eng. Chem. Res. 2019. V. 58. № 33. P. 15119. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.9b01459
  47. Beletskaya A.V., Pichugina D.A., Shestakov A.F. et al. // J. Phys. Chem. A. 2013. V. 117. № 31. P. 6817. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.9b01459
  48. Wells D.H., Delgass W.N., Thomson K.T. // J. Catal. 2004. V. 225. № 1. P. 69. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2004.03.028
  49. Barrio L., Liu P., Rodriguez J.A. et al. // J. Phys. Chem. C. 2007. V. 111. № 51. P. 19001. https://doi.org/10.1021/jp073552d
  50. Ford D.C., Nilekar A.U., Xu Y. et al. // Surface Science. 2010. V. 604. № 19–20. P. 1565. https://doi.org/10.1016/j.susc.2010.05.026
  51. Joshi A.M., Delgass W.N., Thomson K.T. // J. Phys. Chem. B. 2005. V. 109. № 47. P. 22392. https://doi.org/10.1021/jp052653d
  52. Ji J., Lu Z., Lei Y., Turner C.H. // Catalysts. 2018. V. 8. № 10. P. 421. https://doi.org/10.3390/catal8100421
  53. Coperet C. // Chem. Rev. 2010. V. 110. № 2. P. 656. https://doi.org/10.1021/cr900122p

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (640KB)
Метаданные
3.

Скачать (76KB)
Метаданные
4.

Скачать (516KB)
Метаданные

© Н.Г. Никитенко, А.Ф. Шестаков, 2023