负载金属的ZIF-8催化活性的计算化学研究

• 作者: 仲崇立 兰玲 刘大欢 吴平易 张轶 王少华 薄晓帆 阳庆元 麻沁甜
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 金属-有机骨架材料 纳微尺度 密度泛函理论 金属粒子 催化 稳定性 模型
• 年，卷（期）: 2014,（5）
• 所属期刊栏目: 热 力 学
• 页码范围: 1644-1651
• 页数: 8页
• 分类号: TQ032.4
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.0438-1157.2014.05.013

摘要

金属-有机骨架材料（metal-organic frameworks, MOFs）是一类新型纳米多孔功能材料。由于其独特的结构特征，在催化方面展现出潜在的应用价值。采用分子模拟结合密度泛函理论的计算方法系统地研究了ZIF-8在负载金属Pd、Ag、Pt、Au后的催化活性。结果表明，金属与材料之间主要有3种作用方式，其中以“碳-金属-碳”(C-M-C)形式最为稳定。并且对于同一种方式，ZIF-8负载金属后的稳定性顺序为：Pd > Ag > Pt > Au。同时，利用CO作为探针分子，系统地研究了负载金属后ZIF-8的催化活性，发现这些金属原子的Lewis酸性强弱与其电子接受能力有关，其催化活性顺序为：Pd > Pt > Ag > Au。这为研究利用MOF材料负载金属用于催化提供了参考信息。carbon-metal-carbon (C-M-C), metal-carbon (M-C) and metal-bond (M-bond) modes, where the first type was the most stable one. For the same interaction type, the order of the stability of ZIF-8 with different metals was： Pd > Ag > Pt > Au. At the same time, the catalytic activity of the metal-supported materials was also investigated using CO as probe molecule. The analysis of the Mulliken population and the electrostatic potential distributions of metals indicated that metal particles were the Lewis acid sites which were related to their capabilities of accepting an electron. The order of their catalytic activities was： Pd > Pt > Ag > Au. The results obtained in this work may provide useful information for the catalytic application of MOFs loaded with metals.