过渡金属氧化物(M2O5)+m=1,2(M=V,Nb,Ta)与C2H4气相反应机理的密度泛函研究

摘要

采用密度泛函理论研究了过渡金属钒族氧化物阳离子团簇(M2O5)+m=1,2(M=V, Nb, Ta)与C2H4气相反应机理. 反应为(M2O5)+m+C2H4→(M2O5)m-1M2O+4+C2H4O, 反应物先化合生成C-O键相连的化合物, 经过过渡态后M-O键断裂, 从而发生氧原子转移到碳氢化合物上的反应. 对于V2O+5与C2H4的反应, 存在经顺式和反式两种过渡态结构路径, 从能量上看, 经反式过渡态结构的路径更有利. 计算结果表明, 发生反应时C2H4与钒氧化物阳离子反应大量放热, 而与铌、钽氧化物阳离子反应却放热较少甚至不放热, 这与实验结果一致. 钒、铌、钽氧化物阳离子团簇发生氧转移反应活性不同的原因是金属-氧键的强弱不同所致.