过渡金属氧化物(M_2O_5)_(m=1,2)~+(M=V,Nb,Ta)与C_2H_4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-1M2O4++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V2O5+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.