بررسی جذب CO در نانوساختارهای کبالت با استفاده از تئوری تابعی چگالی (DFT): فازهای کریستالی مکعبی و هگزاگونال
محورهای موضوعی : شیمی کوانتومی و اسپکتروسکوپی
فاطمه دولتی
1
(شیمی،دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران)
علی نخعی پور
2
(1گروه شیمی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران)
وحیدرضا داروگر
3
(1گروه شیمی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران)
زهره دولتی
4
(گروه پلیمر ، دانشگاه پیام نور مشهد، مشهد، ایران)
وجیهه افخمی
5
(گروه شیمی ، دانشگاه آزاد مشهد، ایران)
کلید واژه: فیشر تروپش, کریستال مکعبی و هگزاگونال, جذب, نظریه تابعی چگال, نانو کبالت,
چکیده مقاله :
در این مقاله، انرژی جذب و ساختار مونوکسید کربن (CO) در فازهای کریستالی مکعبی(fcc) و هگزاگونال (hcp) در نانو ذرات کبالت با استفاده از محاسبات تابعی چگال (DFT) مورد ارزیابی قرار گرفته است. روند کلی فعالیت سنتز فیشر تروپش (FTS) بر روی کاتالیزورهای کبالت با مقایسه انرژی جذب مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به محاسبات، کاتالیزورهای کبالت در فازhcp، بازده و کارایی بهتری را نسبت به فاز فلزی fcc نشان می دهد. انرژی جذب CO در سطوح مختلف کبالت و همچنین انرژی فعال سازی جذب CO در تک لایه (1ML) در موقعیت عمودی (top) نسبت به اتم کبالت درفازهای کریستالی مکعبی و شش ضلعی نانوساختارهای کبالت محاسبه شد. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار انرژی جذب در فازهای کریستالی fcc نسبت به hcp است. در نتیجه انرژی پایین جذب CO در موقعیت top کبالت در hcp می تواند فعالیت بالاتر این کاتالیست را نسبت به فازهای دیگر آن در واکنش FTS توضیح دهد.
In the present work, the adsorption energies and structures of carbon monoxide (CO) on cubic and hexagonal crystalline phases of cobalt nanoparticles has been evaluated using density functional theory (DFT) calculations. However, the general trend in Fischer- Tropsch synthesis (FTS) activities on cobalt-based catalysts is reproduced by comparing adsorption energies. The catalysts with higher fractions of hcp phase exhibited higher conversion in FTS reaction than those cobalt fcc metallic phase. For evaluation of CO adsorption energies on cobalt surfaces, we have calculated the activation energy of adsorption of CO at 1 ML (ML=monolayers) on top of cobalt atoms on cubic and hexagonal crystalline phases of cobalt nanostructures. The results predicted that, the largest adsorption energies are found for the fcc crystalline phases and hcp surface adsorbed CO with lower energies. Since the lower energy of the adsorption of CO on cobalt hcp top sites may explain the higher activity of cobalt catalysts with hexagonal crystalline phases in FTS reaction.
_||_
