过渡金属原子活化N?分子：一种高通量第一性原理计算筛选研究? 开放获取

《Nanoscale》：Activating N2 Molecule by Transition Metal Atoms: A High-Throughput First-Principles Computational Screening?Open Access

　　

设计高效合成氨催化剂的第一步是理解什么能够活化N₂分子，但由于催化剂与其载体之间的相互作用，其活化机理往往难以明确。我们利用密度泛函理论和高通量筛选方法，通过采样所有分子取向，研究了3680种过渡金属-N₂构型（3d和4d族的单体、双体和三体）的N₂吸附行为。我们确定基态吸附构型和过渡金属的d轨道占据数是决定N₂活化的关键因素；侧向配位比端向配位能实现更强的活化效果。在单个过渡金属原子中，Zr被认为是活化N₂的最佳候选者，而由Sc、Ti、Y和Zr组成的早期过渡金属双体对N₂分子的活化作用最强，将N-N键长从1.1 ?拉伸至1.6 ?。这是由于协同效应所致——单体和双体中的金属原子将电子转移至N₂的反键π*轨道，显著削弱了N-N键。然而，这种改善在更大的团簇中并未延续。尽管三体的结合力更强且电荷转移量更大，但由于金属-金属相互作用与金属-N₂键合之间存在竞争，降低了π反馈作用效率，三体的活化效果反而不如双体。这些结果为设计高效催化剂提供了简单的指导原则。

本内容仅可通过PDF获取。

打开 PDF 《过渡金属原子活化N2分子：一种高通量第一性原理计算筛选》在新窗口中打开

? 2026 作者。由皇家化学学会出版

2026

作者

本文根据知识共享署名-非商业性使用4.0国际许可协议授权。您可以在其他出版物中使用本文材料而无需另行向RSC申请许可，但需正确标注出处且不用于商业用途。

本作品根据知识共享署名-非商业性使用4.0国际许可协议授权。