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基于计算驱动的无支撑与碳纳米管负载铑合金污染物气体传感器设计

DOI：10.1007/s00706-019-02539-8 期刊：Monatshefte f??r Chemie - Chemical Monthly 出版年份：2020 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 对源自魔数团簇Rh4的有限尺寸双金属Rh3M合金（M = Ag、Ir、Pd、Pt、Au）进行了量子化学研究。研究发现，在铑合金团簇存在时，C–O和N–O键长会发生伸长。通过C–O和N–O的伸缩频率确认，CO2和NO2气体在Rh3M团簇上具有高吸附性。DFT计算的偶极矩和电子电荷重分布表明Rh3M团簇具有CO2和NO2气体传感能力，这一结论进一步通过计算得到的HOMO–LUMO能隙得到验证。负载于单壁碳纳米管（SWCNT）上的混合铑合金团簇展现出更强的CO2和NO2传感能力。另一方面，由于SWCNT@Rh3M具有更高的电子电荷重分布，其相比裸Rh3M对CO2和NO2的活化表现出更高的催化活性。对于负载于SWCNT上的气体吸附团簇，p电子在成键过程中起主要作用。
作者： Abhijit Dutta，Amit Kumar Pradhan，Fei Qi，Paritosh Mondal
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

开发基于金属团簇的催化剂，用于吸附CO2和NO2等气体，并研究裸露及单壁碳纳米管（SWCNT）负载的Rh3Ag、Rh3Ir、Rh3Pd、Rh3Pt和Rh3Au团簇对CO2和NO2气体的传感性能。

研究成果

密度泛函研究表明，Rh3M团簇及SWCNT@Rh3M对CO2和NO2气体具有显著传感性能，其吸附能更高且存在电子电荷重分布现象。与裸露团簇相比，SWCNT负载的团簇对CO2和NO2的活化表现出更高催化活性。该研究揭示了这些材料在环境监测与污染控制中的潜在应用价值。

研究不足

该研究仅限于理论量子化学计算，未包含实验验证。传感性能和催化活性是基于计算模型预测的，可能与实际应用存在差异。

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