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Development of hybrid molecular-orbital:band method for investigating supported metal nanoparticle catalysts

杂化分子轨道的发展：用于研究负载型金属纳米颗粒催化剂的带法

基本信息

批准号：
17K05750
负责人：
松井正冬
金额：
$ 3万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-01 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17K05750/
关键词：
分子軌道論：バンド理論ハイブリッド手法担持金属触媒埋め込みクラスターモデル自動車三元触媒周期的ガウス基底金属-表面相互作用分子軌道論:バンド理論ハイブリッド手法金属-表面間相互作用長距離静電相互作用理論化学分子軌道論:バンド理論ハイブリッド手法開発金属ナノ粒子表面・界面物性

项目摘要

本課題は、表面の影響を取り込んだ高精度電子状態を可能とする分子軌道論：バンド理論ハイブリッド化新規第一原理計算手法を開発することにより、固体表面上に金属ナノ粒子が担持した担持金属触媒の活性発現機構を理論的に解明し、貴金属フリーの自動車触媒を理論設計することを目的としている。そのために、スラブモデルを用いたバンド計算により求めた静電ポテンシャルを作用させて、クラスターモデルを用いた高精度分子軌道計算を行なう、周期的静電ポテンシャル埋め込みクラスターモデルの開発を行ってきた。本年度はこれまで開発してきた手法を用いて、金属クラスターの担持した表面の構造最適化の検討と、吸着CO分子への金属-表面相互作用の影響の評価を行った。自動車三元触媒Rh/Al2O3, Rh/AlPO4の埋め込みクラスターモデルを構築し、構造最適化を行ったところ、スラブモデルと近い収束構造が得られたことから、クラスター末端領域のdangling bondの影響は小さく、開発した手法は構造最適化に適用可能であることがわかった。Rh2の構造はスラブモデルで用いた平面波基底で評価したものよりも、クラスターモデルで用いたLANL2DZ基底で評価したものの方が実験値に近いので、より信頼性の高い担持金属クラスター構造を評価可能になったと考えられる。また、実験では、吸着CO振動数はRh/AlPO4の方がRh/Al2O3よりも高いが、これはRhから担体表面への電荷移動がRh/AlPO4の方が大きく、そのために担持Rhの金属性が低くなっていることに起因すると言われている。今回開発した手法を用いて、吸着CO振動数を計算したところ、実験と一致する結果が得られた。これらのことから、この課題で開発した新規第一原理計算手法は、担持金属触媒上での金属クラスター電子状態の関与する分子の吸着、そして解離に関して、十分に適用可能なものであると考えられる。

In this paper, the high-precision electronic state system can be used to analyze the molecular theory. The first principle of calculation is based on the calculation of the first principle of the new rules. The metal particles on the solid surface are responsible for the activity of the metal catalyst. the understanding of the mechanism theory, The design of the theory of automatic catalysis, the design of the design, the design and the design. In the system, the system is used to calculate the effect of the operation, and the high-precision molecular channel is used to calculate the data, and the cycle is calculated using the high-precision molecular channel. This year, we are going to use metal and metal devices to make the most efficient surface chemistry and absorb CO molecules to improve metal-surface interaction. The automatic ternary catalyst Rh/Al2O3 and Rh/AlPO4 are used to make the most efficient operation, to make the most efficient equipment, to make the proximity device, to make the terminal dangling bond device, and to use the most efficient method to make the most efficient operation. The Rh2 equipment is used in the plane wave base, the plane wave base, the plane wave, the LANL2DZ base, the surface wave, the plane wave base, the plane wave base, the plane wave, the plane wave base, the The number of vibrations that absorb CO, the number of vibrations that absorb CO, the number of Rh/Al2O3 vibrations, the charge transfer on the surface of the Rh carrier, the electrical charge transfer on the surface of the Rh/AlPO4, the electrical load, the temperature, the temperature, the temperature This time, the method was used to calculate the number of vibrations by inhaling CO, and the results were consistent with each other. This is the first principle calculation method of new regulations, the first principle calculation method of new regulations, the absorption of metal catalysts and molecules on metal catalysts, the release of metal molecules, and the use of potential applications.