Bảng 3.1.1. Năng lượng các cấu trúc hấp phụ NiCu trên AC.
Cấu trúc 2a 2b 2c 2d 2e 2g 2h
Eads
(kJ/mol) -271,1 -273,2 -275,2 -306,5 -298,3 -269,1 -286,6 Năng lượng hình thành các hệ xúc tác NiCu/AC đều rất âm, khẳng định các liên kết hóa học NiCu/AC đã được hình thành, việc điều chế hệ xúc tác là thuận lợi về mặt nhiệt động, trong đó cấu trúc 2d là cấu trúc bề nhất.
Khi đặt cluster NiCu lên AC (cấu trúc 2d) số electron độc thân của NiCu đã giảm xuống cịn 1, điều này được giải thích một phần bởi sự góp vào liên kết M-C. Điện tích của NiCu trên AC là +0,162, chứng tỏ có sự dịch chuyển điện tích từ NiCu sang AC, tạo thành liên kết hóa học. Bán kính của ngun tử Csp2 là 0,73Å, trong khi r(Ni) + r(C) = 2,08Å > khoảng cách gần nhất của M-C trong hệ, chứng tỏ đã hình thành liên kết hóa học giữa M và C khi hình thành hệ NiCu/AC. Điều này cũng được khẳng định lại thơng qua việc tính bậc liên kết (theo Mayer), các tính tốn cho thấy đã hình thành liên kết giữa M và C. Điều này cho phép dự đoán tính chất xúc tác của NiCu
(trong hệ NiCu/AC) sẽ rất khác biệt so với tính chất của NiCu do cấu trúc electron bị thay đổi và từ đó kỳ vọng sẽ nhận được những tính chất mới hữu ích.
Bảng 3.1.2. Một số thông số độ dài liên kết (d), bậc liên kết (B), điện tích (Q) khi
hấp phụ NiCu trên AC của cấu trúc 2d.
Liên kết d (Å) B Q (NiCu) Ni-Cu (cluster) 2,235 1,009 0 Ni-Cu/AC 2,274 0,831 +0,162 C4-Ni 2,001 0,259 C6-Ni 2,077 0,240 C1-Cu 2,291 0,063 C3-Cu 2,291 0,088 Tổng bậc liên kết của Ni-Cu với AC
= 1,117
Như vậy, cấu trúc NiCu/AC-2d là cấu trúc bề nhất, tính chất của hệ NiCu/AC được kì vọng có nhiều khác biệt so với tính chất của hệ tinh thể NiCu thơng thường. Do đó, tiếp theo, chúng tôi tiến hành nghiên cứu khả năng hấp phụ khí CO và H2 trên cấu trúc NiCu/AC-2d.
3.1.4. Hấp phụ H2 trên NiCu/AC
Khi hấp phụ H2 trên NiCu/AC có thể có 4 cấu trúc hấp phụ: hấp phụ phân tử H2 trên nguyên tử Cu (3a), hấp phụ phân tử H2 trên nguyên tử Ni (3b), hấp phụ phân tử H2 (ngang) vào giữa hai nguyên tử Ni-Cu (3c) và hấp phụ phân tử H2 dọc hai nguyên tử Ni-Cu (3d). Kết quả tính tốn cho thấy ba cấu trúc hấp phụ đầu không qua trạng thái chuyển tiếp và năng lượng hấp phụ cao hơn trường hợp thứ tư. Cấu trúc cuối cùng có năng lượng thấp nhất (trường hợp d) được chỉ ra ở Hình 3.1.7.
(3a) (3b) (3c) (3d)