有沒有誰能對Norskov火山圖那套理論的有詳細的推理和介紹??
理論電催化
謝邀。
要想理解Norskov的火山圖,比較好的思路是:
反應機理 --&> 微觀動力學模型 --&> BEP關係 --&> Scaling Relation --&> Volcano Plot
下面簡單的說一下邏輯:
- 你對一個反應提出了一個機理: ,那麼每一步反應的速率常數可以寫成: ,其中 (反應物), 為反應級數, 分別為第i步反應的速率以及速率常數。
- 得到了所以步驟的速率之後,下面要進行簡化,這裡主要有兩種途徑:(1)決速步驟近似(2)穩態近似。決速步驟就是說,一個反應的速率由一個反應步驟決定,有點個人英雄主義色彩;而穩態近似說的是:大家的速率都一樣,有點共產主義色彩。
- 不管你的假設是怎麼樣的,都會牽扯到一個問題:最後總的速率常數由指前因子 和活化能 所決定: 。那麼怎麼才能方便的求出這兩個量呢?
- 對於指前因子,可以很粗暴:都假設它們為 (對於表面催化反應而言)。而對於活化能,依靠NEB演算法進行過渡態計算是可以的。但更簡單的是用BEP(Brnsted-Evans-Polanyi)關係得到: 得到。
- 但是在這裡, 又牽扯到許許多多中間物的吸附能。那我又想偷個懶,我能不能只關注1~2種中間物的吸附能,而其他所有中間物的吸附能都根據這兩種吸附物推導出來呢?答案就是Scaling Relation,例如 (當選擇 作為參考物質時)。這樣你就可以把很多的吸附能與1~2種物質的吸附能之間建立聯繫。這1~2種吸附能就被我們稱為「描述符」(descriptor)
- 當有了總的速率 以後,用 對描述符進行作圖,就可以得到你所謂的「火山圖」理論了。
以上只是粗略的講了一下,其中還有不少細節。如果有其他問題,歡迎留言一起討論。
如果想深入了解,並且想真正在體系中運用的話。可以參考Norskov組的一篇文章(主要介紹CatMap的):
CatMAP: A Software Package for Descriptor-Based Microkinetic Mapping of Catalytic Trends?link.springer.com
它的官方網站為:
Welcome to CatMAP』s documentation!?catmap.readthedocs.io《Fundamental Concepts in Heterogeneous Catalysis》 Jens K. N?rskov, Felix Studt, Frank Abild-Pedersen, Thomas Bligaard【摘要 書評 試讀】圖書?www.amazon.cn
這本就是理論基礎,網上有電子版。主要看第34567章。
第三章表面反應平衡,主要引入構型熵概念。
第四章速率常數,就是阿倫尼烏斯公式。
第五章表面總反應的動力學推導。
第六七章就是火山形曲線的來歷了。
內容很少,模型比較簡單(簡單的物化知識),學起來很快。
資料庫就用catapp。
火山形曲線本質上就是基元反應決速步轉化,以及能量的線性關係。
推薦閱讀: