第一作者：Forrest H. Kaatz

通讯作者：Forrest H. Kaatz

通讯单位：梅萨兰社区学院

研究内容： 

利用基于配位的动力学模型研究了一氧化碳在金多面体纳米团簇上氧化时的翻转频率(TOF)。利用德拜能量模型计算了裸纳米团簇的吉布斯能。利用密度泛函理论(DFT)和热力学建立的经验能量模型，确定了吉布斯吸附能的大小依赖关系。用热力学方法模拟了CO在金纳米团簇上的氧化动力学。吸附模型采用Langmuir - Hinshelwood (L-H)机制，也采用Eley - Rideal, E-R机制，氧与簇支撑上的位点相互作用。吸附的配位、形状和吉布斯能是模拟实验中TOF依赖关系的重要因素。从L-H机理得到的数据可以更接近地模拟实验结果。二十面体的质量活度与实验数据吻合较好。这项工作为确定TOF和质量活度时由于形状和大小的不同分布提供了指导。

要点一： 

本文针对一个尚未解决的问题展开工作，即解释了一氧化碳在金纳米团簇上氧化的TOF和质量活性的实验数据提供了新的见解。虽然实验拟合的TOF数据只是一个线估计，目前的分析有一个更宽的全宽度在最大值的一半 (fwhm)，这些结果证实了配位、形状和ΔG对反应的催化作用有显著的影响。我们提供了协调和形状之间的明确关系。ΔG的计算也表明，低协调度会导致更高的值，这反过来又会影响TOF。用阴离子团簇模拟表明，在氧化物基底上，团簇的半峰宽度减小。这些数据通过对数正态分布或高斯分布的建模进行定量。

要点二：

总体而言，二十面体对TOF和质量活性的L-H机制均有较好的拟合。总的来说，E-R机制在拟合TOF时导致曲线更平坦，尽管八面体和十面体得到了更好的匹配。虽然这两种机制都导致了数据的峰值，但两者都没有准确再现实验数据。作者希望这些结果能鼓励进一步的实验工作和理论建模。

图1：A考虑中的五种金相的吉布斯能量。B.本文感兴趣的尺寸范围。

图2：本文所考虑的五种结构的χ_k和χ_e与吸附关系。

图3：在扭结、边缘和晶面位置上吸附CO的纳米团簇。在这里，金色代表金原子，黑色代表碳原子，红色代表氧原子。

图4：在截断的立方体和二十面体和十面体的边缘位置上的O₂个面位点。在这个模型中，所有的adatoms都在最上面的位置，以简化计算。

参考文献

Kaatz, F. H.; Murzin, D. Y.; Bultheel, A., Coordination-Dependent Kinetics in the Catalysis of Gold Nanoclusters. ACS Catalysis 2021, 11 (15), 9073-9085.