团簇CrPS_4催化析氢密度泛函研究

摘要

为了探究团簇CrPS_4的催化析氢能力，依据拓扑学原理，利用密度泛函理论，采用B3LYP泛函和def2-tzvp基组，运用Gaussian09量子化学软件对团簇CrPS_4的基础构型分别在二重态和四重态下进行优化运行，获得16种稳定构型，其中10种构型在吸附氢原子后能够稳定存在。从前线轨道理论、HOMO-LUMO轨道能级差以及键级方面对团簇CrPS_4的10种构型的吸附与解吸能力进行探究，结果表明：在团簇CrPS_4中，S原子为主要活性位点；在结合氢原子后，相对于二重态构型，四重态构型的稳定性较高，催化活性较强，更适合用于催化析氢；团簇CrPS_4的催化析氢能力因构型不同而异，在与水反应形成(CrPS_4)—H构型的过程中，构型4~((4))吸附氢原子的能力最强，而在解吸过程中，构型7~((2))更占优势；构型8~((4))的综合析氢能力在10种构型中最强，其次为构型5~((4))和6~((4))。

关键词

团簇CrPS_4 / 密度泛函理论 / 催化 / 析氢 / 前线轨道

基金资助

国家自然科学基金重点项目(51634004); 国家级大学生创新创业训练计划(202010146009/202010146016/202110146027); 辽宁省大学生创新创业训练计划项目(S202110146030/S202110146056/S202110146052/S202110146055/S202110146040/S202110146049)