Pt表面氢水液相交换反应机理的理论研究

摘要

基于电子与振动近似方法和密度泛函B3LYP理论,计算了200～598.15 K温度范围内,H2与水蒸汽分子在Pt表面吸附和离解反应的Gibbs自由能△G'和平衡压力,以此分析H2与水蒸汽分子在Pt表面吸附、离解及共吸附行为.H2以分子形式吸附于Pt表面热力学不利,只能以H原子形式与Pt结合.水蒸汽分子在Pt表面的离解热力学不利,只能以完整分子形式参与Pt表面反应.氢气解离反应远低于水蒸汽分子吸附反应的△G'值和平衡压力,氢气分子的解离吸附会阻止水蒸汽分子直接吸附在Pt表面.对H2与水蒸汽分子在Pt表面可能形成的几种水合离子Pt-H(OH2)+,Pt-H(OH2)2+和Pt-H (OH2)3+分子进行结构优化,由重叠布局数分析知道Pt-H(OH2)+不会形成或不稳定,H2与HDO的氢同位素交换是通过中间体(H2O)nD+(ads)(n≥2),在水合层与直接吸附在Pt表面的D原子间进行.