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哈尔滨工业大学主编苑世剑 国际刊号ISSN 1005-0299 国内刊号CN 23-1345/TB

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引用本文:	朱依文,方志刚,毛智龙,刘立娥,宋静丽.团簇Mo₃S₄异构转化热力学与动力学研究[J].材料科学与工艺,2022,30(1):35-41.DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20210193.
	ZHU Yiwen,FANG Zhigang,MAO Zhilong,LIU Li′e,SONG Jingli.Thermodynamics and kinetics of isomerization conversion of cluster Mo₃S₄[J].Materials Science and Technology,2022,30(1):35-41.DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20210193.

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团簇Mo₃S₄异构转化热力学与动力学研究
朱依文,方志刚,毛智龙,刘立娥,宋静丽
(辽宁科技大学化学工程学院,辽宁鞍山 114051)

摘要:

为研究团簇Mo₃S₄的稳定性和异构化转化机理,本文以密度泛函理论和过渡态理论为基础,在B3LYP/Lanl2dz水平下对初始构型进行优化计算,得到8种优化构型,从热力学和动力学两种角度对团簇Mo₃S₄的异构化反应进行分析与讨论。结果表明:团簇Mo₃S₄各异构化反应中的反应3⁽³⁾→2⁽³⁾和3⁽¹⁾→2⁽¹⁾的反应限度较小；反应4(3)→1(3)的正反应活化能最低,说明在常温下4⁽³⁾→1⁽³⁾的正反应最易发生。同理,对于反应3⁽³⁾→2⁽³⁾、3⁽¹⁾→4⁽³⁾而言,构型3⁽³⁾、3⁽¹⁾通过正反应3⁽³⁾→2⁽³⁾、3⁽¹⁾→4⁽³⁾能够转化为更稳定的构型2⁽³⁾、4⁽³⁾,而反应3⁽¹⁾→3⁽³⁾、3⁽¹⁾→2⁽¹⁾、2⁽¹⁾→4⁽³⁾、4⁽¹⁾→3⁽³⁾、4⁽¹⁾→1⁽¹⁾很难发生。因此,构型1⁽³⁾、2⁽³⁾、2⁽¹⁾、4⁽¹⁾均能够稳定存在,所以在实际开发中,应首先考虑对其进行实验。除TS3⁽³⁾→2⁽³⁾、TS2⁽¹⁾→4⁽³⁾外,其余6种异构转化过程均趋向于向正反应方向转化。

关键词: 团簇Mo₃S₄ 异构转化密度泛函理论范特霍夫方程阿伦尼乌斯公式

DOI：10.11951/j.issn.1005-0299.20210193

分类号:O641.12

文献标识码:A

基金项目:国家自然科学基金重点项目(51634004);国家级大学生创新创业训练计划项目(202010146009、202010146016、202110146027)；辽宁省大学生创新创业训练计划项目(202110146052、202110146030、202110146056、202110146055、202110146040、202110146049).

Thermodynamics and kinetics of isomerization conversion of cluster Mo₃S₄

ZHU Yiwen, FANG Zhigang, MAO Zhilong, LIU Li′e, SONG Jingli

(School of Chemical Engineering, University of Science and Technology Liaoning, Anshan 114051,China)

Abstract:

To investigate the stability and isomerization conversion mechanism of cluster Mo₃S₄, based on density functional theory and transition state theory, the initial configurations were optimized at B3LYP/Lanl2dz level, and eight optimized configurations were obtained. The isomerization reaction of cluster Mo₃S₄ was analyzed and discussed from the perspectives of thermodynamics and kinetics. Results show that the reaction limits of reactions 3⁽³⁾→2⁽³⁾ and 3⁽¹⁾→2⁽¹⁾ in the isomerization reactions of cluster Mo₃S₄ were small.The activation energy of the forward reaction 4⁽³⁾→1⁽³⁾was the lowest, indicating that the forward reaction 4⁽³⁾→1⁽³⁾ is the most likely to occur at room temperature.Similarly, for the reactions 3⁽³⁾→2⁽³⁾ and 3⁽¹⁾→4⁽³⁾, configurations 3⁽³⁾ and 3⁽¹⁾ could be converted to more stable configurations 2⁽³⁾ and 4⁽³⁾ through forward reactions 3⁽³⁾→2⁽³⁾ and 3⁽¹⁾→4⁽³⁾, while reactions 3⁽¹⁾→3⁽³⁾,3⁽¹⁾→2⁽¹⁾,2⁽¹⁾→4⁽³⁾, 4⁽¹⁾→3⁽³⁾, and 4⁽¹⁾→1⁽¹⁾ were difficult to occur.Therefore, configurations 1⁽³⁾,2⁽³⁾,2⁽¹⁾, and 4⁽¹⁾ could be stable, which should be considered first in actual development processes. Except for TS3⁽³⁾→2⁽³⁾and TS2⁽¹⁾→4⁽³⁾, the other six isomerization conversion processes tended to transform to forward reactions.

Key words: cluster Mo₃S₄ isomerization conversion density functional theory Van′t Hoff equation Arrhenius formula

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