自由基修饰的黄铁矿表面催化性能的研究

基本信息
批准号:21473015
项目类别:面上项目
资助金额:96.00
负责人:车丽
学科分类:
依托单位:大连海事大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:Timothy Karl Minton,尹淑慧,杨鲲,郭庆,王黑龙,孙如璘,金仙子
关键词:
催化活性表面科学分子束黄铁矿
结项摘要

Pyrite (FeS2) is the most abundant sulfide mineral in the world. The discovery of a reduced Fe(I)-S phase created by hydrogen-atom bombardment of an FeS2 surface has inspired research work on the catalytic activity of this surface, because the surface bears a structural similarity to the iron-sulfur center in FeMo-nitrogenases and FeFe-hydrogenases. In this project, we plan to study the potential catalytic activity of reduced pyrite surface for ammonia synthesis by using of Temperature Programmed Desorption(TPD) and Time of Flight technologies(TOF).At first,FeS2 is modified and and reduced by H atom or D atom. Then a beam of energetic nitrogen will be directed at hydrogenated and reduced pyrite surfaces, in the mean time, products scattered from surface will be monitored. The proposed work seeks to demonstrate unequivocally that the reduced iron-sulfur surface is an effective catalyst for nitrogen reduction and to gain insight into the details of the catalytic mechanism.The demonstration of significant catalytic activity on a reduced iron-sulfur surface, along with the initial mechanistic details to be uncovered via molecular beam scattering methods, would open a new area of research in the field of heterogeneous catalysis that could potentially lead to practical biomimetic catalysts for important reactions such as ammonia synthesis and carbon dioxide reduction.

黄铁矿(FeS2)是地壳中分布最广的硫化物,其表面经氢原子轰击后会产生还原性的Fe(I)-S相,此发现激发了关于FeS2表面的催化活性的研究,因为Fe(I)-S相 与FeMo-固氮酶和FeFe-氢化酶的铁硫活化中心具有相似的结构.本项目拟采用程序升温脱附谱(超声分子束-表面散射仪)和飞行时间谱方法(通用型交叉分子束装置),在FeS2表面进行还原氮气合成氨气的催化活性的研究。首先,采用H原子或D原子将FeS2表面还原修饰,然后将高能氮气束入射到被还原修饰的FeS2表面上,在原子分子水平上理解氮气在二硫化铁表面的还原机理,并研究与这一催化过程紧密相关的N2,H2,N原子,H原子,以及H2S与FeS2表面相互作用的动力学。该还原修饰的表面的催化活性以及其机理的研究将开启异相催化研究领域(如氨气合成,CO还原)产生实用仿生催化剂的新方向。

项目摘要

黄铁矿(FeS2)是地壳中分布最广的硫化物,其表面经氢原子轰击后会产生还原性的Fe(I)-S 相,此发现激发了关于FeS2 表面的催化活性的研究,因为Fe(I)-S 相 与FeMo-固氮酶和FeFe-氢化酶的铁硫活化中心具有相似的结构.本项目重点考查了与FeS2(100)上合成氨气相关的基元过程,特别是N原子和N2分子,H原子和H2分子,以及NH、NH2、NH3在黄铁矿FeS2(100)表面的吸附,研究了吸附物吸附在表面上的几何结构和吸附能。研究发现氮原子和氮气分子更倾向吸附在Fe原子的顶位,与氮气分子比较,氮原子的吸附更稳定,吸附能结果显示随着氮原子覆盖度的增加,吸附稳定性降低。氢原子能够稳定的吸附在Fe原子的顶位,吸附能随着覆盖度的增加而增加,表明随着氢原子覆盖度的增加,吸附稳定性降低。与氢原子的稳定吸附不同,氢气分子很难吸附在FeS2(100)表面上。以S为终止层的FeS2(100)表面上,NH吸附在空位上方,NH2、NH3吸附在Fe、S的桥位上方时最稳定,吸附稳定性顺序为NH > NH2 > NH3,以Fe为终止层的FeS2(100)表面上,NH、NH2、NH3中的N原子均是吸附在Fe的上方,吸附稳定性顺序为NH > NH2 > NH3。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

结核性胸膜炎分子及生化免疫学诊断研究进展

结核性胸膜炎分子及生化免疫学诊断研究进展

DOI:10.3760/cma.j.issn.1674-2397.2020.05.013
发表时间:2020
2

原发性干燥综合征的靶向治疗药物研究进展

原发性干燥综合征的靶向治疗药物研究进展

DOI:10.13376/j.cbls/2021137
发表时间:2021
3

基于Pickering 乳液的分子印迹技术

基于Pickering 乳液的分子印迹技术

DOI:10.1360/N972018-00955
发表时间:2019
4

Wnt 信号通路在非小细胞肺癌中的研究进展

Wnt 信号通路在非小细胞肺癌中的研究进展

DOI:
发表时间:2016
5

家畜圈舍粪尿表层酸化对氨气排放的影响

家畜圈舍粪尿表层酸化对氨气排放的影响

DOI:10.13930/j.cnki.cjea.181086
发表时间:2019

车丽的其他基金

批准号:21203016
批准年份:2012
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

表面修饰对GaN:ZnO固溶体光催化性能的优化研究

批准号:21373156
批准年份:2013
负责人:陈光德
学科分类:B0202
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
2

纳米金在黄铁矿及掺杂黄铁矿表面吸附的实验研究

批准号:41902041
批准年份:2019
负责人:聂信
学科分类:D0203
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

手性分子修饰的固体表面结构与不对称催化性能的研究

批准号:29873038
批准年份:1998
负责人:高景星
学科分类:B0202
资助金额:12.00
项目类别:面上项目
4

物理吸附-自由基引发聚合接枝法PVDF膜表面修饰两性离子刷及性能研究

批准号:51303028
批准年份:2013
负责人:李建华
学科分类:E0310
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目