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四方晶系P4/nmm WO3 (100)表面对乙烯水合相关分子的吸附特性

DOI：10.1016/j.susc.2018.12.002 期刊：Surface Science 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 工业对乙醇的需求推动了对乙烯水合反应改进催化剂的研究。三氧化钨（WO3）等钨基催化剂已应用于乙烯直接水合制乙醇，显示出该反应的高转化率与选择性。本文基于包含色散力的自旋极化密度泛函理论第一性原理计算，研究了乙烯水合相关分子在四方相P4/nmm WO3 (100)表面的吸附特性。引入色散力后，我们对该晶体的晶格参数预测较先前理论研究更为精确。对于四方相WO3晶体，(100)表面包含五种化学性质不同的原子：五配位钨原子W5c、三种不同类型的二配位氧原子O2c以及单配位氧原子O1c。本研究首次确定了该表面上水、乙烯和乙醇（含氢原子）的最优吸附位点。该表面对水和乙烯表现出高反应活性，单配位氧原子能稳定吸附分子，且吸附后钨原子呈现六配位状态（W6c）。反应物的构型表明乙烯在吸附水上方遵循Rideal-Eley反应机理。这些结果揭示了所选四方相WO3表面与乙烯水合相关分子间的相互作用，这些作用最终决定了乙醇生产的反应机理。
作者： Eduard Araujo-Lopez，Mario Llano-Restrepo，Julian Urresta-Aragon，Javier A. Montoya
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研究概述 实验方案

研究目的

研究四方相P4/nmm WO3 (100)表面对乙烯水合制乙醇相关分子的吸附特性。

研究成果

该研究对四方相P4/nmm WO3(100)表面对乙烯水合相关分子的吸附特性进行了全面的DFT分析。引入色散力后晶格参数预测更为精确。该表面对水和乙烯均表现出高反应活性，单配位氧原子能有效稳定吸附分子。所得构型表明乙烯水合反应遵循Rideal-Eley机理。这些发现为理解WO3表面乙醇生产反应机制提供了重要依据。

研究不足

该研究仅限于理论计算，未包含实验验证。重点关注WO3的正交P4/nmm相及其(100)晶面，这可能无法代表WO3在不同相或晶面上所有可能的催化行为。

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