The electrochemical proton transfer: a molecular dynamics study using the empirical valence bond approach

电化学质子转移：使用经验价键方法的分子动力学研究

• 批准号: 5242414
• 负责人: Dr. Olaf Pecina
• 金额: --
• 依托单位: Ecole National Supérieure de Paris et Université P. et M. Curie Laboratoire d Electrochimie (aufgelöst)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Fellowships
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 1998-12-31 至 2000-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5242414?language=en
• 关键词: electrochemical; proton; transfer; molecular; dynamics

In dieser Studie wurde die erweiterte empirische Valenzbindungsmethode (MS-EVB) in ein Molekulardynamikprogramm implementiert um den heterogenen Transfer eines Exzeßprotons aus dem Inneren einer wässrigen Phase zu einer Metalloberfläche zu untersuchen. Diese Methode erlaubt es, die Delokalisation des Exzeßprotons über die Wassermoleküle des Systems explizit zu berücksichtigen, wobei die Rechenzeit aber nur etwa doppelt so hoch wie die einer klassischen Molekulardynamiksimulation ist.Das wesentliche Ergebnis dieser Studie ist, daß im Falle einer niedrigen negativen Oberflächenladung die Wasserstruktur vor der Metalloberfläche verhindert, daß das Exzeßproton bis zu der Wasserschicht transferiert wird, ddie in Kontakt mit der Metalloberfläche ist. Es ist eine beträchtliche negative Oberflächenladung notwendig, um die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Eszeßprotons im vorderen Bereich der zweiten an der Metalloberfläche adsorbierten Wasserschicht zu erhöhen. Das Proton wandert also über eine Grotthussähnlichen Mechanismus, bis es eine Position erreicht hat, an der es nur noch durch eine Wasserschicht von der Metalloberfläche getrennt ist. Weiterhin wurde aus der hier vorgestellten Studie deutlich, daß das Proton nur dann zu der Wasserschicht die in Kontakt mit der Oberfläche steht transferiert werden kann, wenn das Metall eine hohe Oberflächenladung trägt. Damit kann die hohe kathodische Überspannung erklärt werden, die bei der Wasserstoffentwicklung an nichtkatalytischen Metall beobachtet wird.Damit ein Proton zu der ersten Wasserschicht übertragen werden kann, muß eine OH-Bindung des Komplexes der das Exzeßproton beinhaltet in Richtung der Metalloberfläche stehen. Die hier enthaltenen Ergebnisse deuten darauf hin, daß dies hauptsächlich dann der Fall ist, wenn ein Zundelkation gebildet wird, da solch eine Konfiguration aufgrund der pyramidalen Struktur des Hydroniumions für ein Eigenkation ungünstig ist.Im Falle einer hohen negativen Oberflächenladung ist das Exzeßproton an ein Wassermolekül in der ersten Schicht gebunden. Es gibt jedoch in diesem Fall nur eine sehr kleine Wahrscheinlichkeit dafür einen Winkel kleiner als 45° zwischen OH-Bindung und der Oberflächennormalen zu finden. Dies ist eine sehr ungünstige Konfiguration für einen weiteren Transfer zur Metalloberfläche. Da eine Umorientierung des Hydroniumions aber den Bruch von drei starken Wasserstoffbrückenbindungen bedeuten würde, erscheint es als sehr unwahrscheinlich, daß ein "stabiles" Hydoniumion (d.h. mit einer Lebenszeit von ca. 1 ps) unmittelbar vor der Metalloberflöche ein möglicher Zwischenzustand für den Protonentransfer zur Oberfläche ist. Diese Studie hat aber gezeigt, daß bei einer geeigneten Solvenskonfiguration ein Mehrprotonentransfer über eine Distanz von mehr als 5 A möglich ist. Ein ähnlicher Mechanismus, d.h. ein schneller Zweiprotonentransfer von der zweiten Wasserschicht zur Metalloberfläche, sollte also auch für diesen letzten Transferschritt zu erwarten sein.

在柴油研究和经验的方法(MS-EVB)中，在一个分子动态程序实施的异源转移的eines Exze？？质子Aus DEM？这是一个非常重要的问题，因为我们的方法是正确的，它解释了整个系统的运行情况，我们必须重新考虑这些问题，这样我们才能更好地理解这些问题。我们不能只研究这些问题，也不能排除这些问题。这是一个负的Oberflächenladung不是20挖掘，嗯是它自己的氢弹Whrscheinlichkeit des EszeüProton in Vorderen Bereich der Zweiten和Der Metalloberfläche吸附了Wasserschicht zu erhöhen。它也是一种机械，它的位置是正确的，它是金属的一种形式。我们将在未来的一段时间内完成这项工作，这是一项非常重要的工作，我们将继续努力。这是一个很好的金属分解过程中的一个重要的过程，这是一个很好的过程。他说：“我是一位伟大的创业者，也是一位伟大的创业者。我是一位伟大的创业者，也是一位杰出的企业家。”这是吉多在Diesem Fall Nur eine sehr kleine Wahrscheinlichkeit dafür einen Winkel Kleiner als 45°zwitchen OH-Bindung and der OberflächenNormal en zu finden。这是一种新的组织形式，可用于转移金属材料。他说：“这是一件非常重要的事情，因为这是一件非常重要的事情。”MIT einer Lebenszeit von约1 PS)unmittelbar vor der Metalloberflöche ein möglicher Zwichenzustand für den Protonentry Transfer zur Oberfläche ist.我学习了几个小时后，才能找到解决办法的办法，这是一个很好的办法。Einähnlicher Machismus，D.H.施内勒的财产转让给了他，他也把他的财产转移给了他。