报告题目：过渡金属能带结构对化学键活化的影响

报  告 人：周雄 副研究员，北京大学

时      间：2021年3月3日（星期三）上午 9:30

地      点：国家纳米科学中心 科研楼三层阶梯教室

邀 请 人：裘晓辉 研究员

报告摘要： 

过渡金属在催化反应中可以提供d电子或者空的d轨道，与反应分子形成吸附物种，活化反应分子的化学键，降低其反应活化能垒。N？rskov等人提出了d带中心理论，关联了过渡金属d电子结构与其催化活性。然而d带中心理论对分子能级做了近似处理，忽略了分子轨道特点及其占据状态。不同的分子轨道及其占据状态会导致分子与过渡金属表面的吸附成键方式产生很大的不同，可以大致分为三种：反馈键（金属提供配对电子）、配位键（分子提供配对电子）和共价键（各提供1个电子）。分子吸附活化方式不同，所需的过渡金属电子结构也会有所区别。报告人据此调控过渡金属能带结构，进而调变过渡金属活化化学键能力。主要策略包括两个方面：调控过渡金属表面结构维度和电荷态。基于此原理，合成了一系列低维表面结构，并利用表面科学研究方法在原子和分子层次上研究了其对含碳化学键的活化与反应，探究了一系列影响反应性能的关键因素，包括：1. 晶格效应：晶格常数较大的Ni单层膜，活化CO₂加氢能力增强。2. 界面效应：铁在近常压CO气氛下碳化，铁硅界面有助于铁的碳化。3. 电荷效应：负电的Au单原子具有CO氧化活性，而中性Au原子则没有。 4. 协同效应：一维Ir金属原子链在晶格氧的协同作用下低温活化甲烷。5. 碳化效应：碳化铁薄膜可以室温活化乙烯聚合。