《VB族過渡金屬氧化物簇合物結構演化與化學成鍵》是依託福州大學，由黃昕擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：VB族過渡金屬氧化物簇合物結構演化與化學成鍵
- 依託單位：福州大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃昕
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
VB族過渡金屬氧化物作為主催化成分、催化劑載體或助劑在催化、環保等領域具有重要的套用前景，深入研究其結構、性質與套用的關係將為研發出新型的功能材料打下堅實基礎。本項目採用高精度的計算模擬方法，對不同形態和組成的VB族過渡金屬氧化物簇和相應固體表面體系的電子結構和化學鍵進行系統研究。通過考察缺氧、化學計量比、富氧和摻雜等四種不同類型VB族金屬氧化物體系，揭示相關體系結構演化、成鍵性質及其反應性的基本規律，探索調控VB族金屬氧化物反應活性的可行途徑，為該類功能材料和催化劑的性能改進以及相應的實驗研究提供可靠的理論依據。
結題摘要
VB族過渡金屬氧化物在物理化學等性質上的多樣性和廣泛的技術套用，使其在催化、材料和表面科學等諸領域備受關注。我們小組致力於開展過渡金屬氧化物催化劑改良的簇模型研究及相關新穎化學成鍵的挖掘工作，氣相下的簇研究手段結合高精度計算模擬方法有助於釐清組成、電荷分布、化學計量比、氧化態、尺寸等因素在反應活性中扮演的角色。本期的主體工作是深入研究一系列VB族金屬氧簇的幾何和電子性質，通過軌道分析理解相關化學鍵特質，揭示體系結構演化規律等。例如運用密度泛函方法和實驗相結合的手段對二核鈮、鉭氧化物M2On–/0(M = Nb, Ta; n = 5-7)展開研究，確定最穩結構，分析其電子結構和化學成鍵，並進一步模擬光電子能譜與實驗譜圖對比分析。自旋密度分析揭示了在相關富氧型陰離子和中性分子中存在氧自由基、超氧自由基等特徵。如M2O7–/0均包含活化O2單元，即M2O7–/0可被認為源於M2O5–/0對氧氣的化學吸附過程。氧氣在M2O5–上的吸附形成了具有超氧自由基特徵的M2O7–體系；氧氣在化學計量比的M2O5中性分子上的吸附能高達1.3-1.9電子伏特，產生具有雙自由基特徵的M2O7中性分子。該研究成果揭示了鈮、鉭氧化物中的結構缺陷將使其在氧活化反應中具有出眾的性能。上述相關研究將從分子層面探索VB族金屬氧化物催化劑的功能來源，為該類催化劑的性能改進提供可靠的理論依據。
