Research and modeling of interactions between probe molecules and active sites in zeolites.

Abstract

Metody obliczeniowe są coraz częściej wykorzystywane w modelowaniu układów związanych z katalizą. Pozwala to na nowo odnieść się do danych eksperymentalnych, a także dokonać głębszej ich interpretacji. W niniejszej pracy zastosowano analizę ETS-NOCV dla zdefiniowanych w odpowiedni sposób fragmentów. Jeden ze schematów podziału umożliwił wyznaczenie kanałów transferu ładunku (przez rozłożenie różnicowej gęstości elektronowej) pomiędzy cząsteczkami-sondami (CO, N2 oraz H2) a wolnymi kationami (Cu+, Ag+) oraz centrami kationowymi (Cu(I) , Ag(I)) znajdującymi się w sieci zeolitu. Alternatywny schemat podziału umożliwił wykazanie roli zeolitu w oddziaływaniu centrum z cząsteczkami-sondami. Dla poszczególnych przyczynków do różnicowej gęstości elektronowej określono ilościowo przepływy elektronów oraz odpowiadające im wkłady energetyczne towarzyszące utworzeniu wiązań pomiędzy cząsteczką-sondą a wolnym kationem/centrum kationowym. W przeprowadzonej analizie ETS-NOCV, jako model sieci zeolitu wykorzystano tetraedr glinowy z grupami OH, [Al(OH)4]-. Ze względu na mnogość informacji jakie niesie ze sobą spektroskopia IR jest to jedna z najczęściej wykorzystanych metod eksperymentalnych w badaniach zeolitów. Wykorzystując analizę wibracyjną dokonano próby powiązania wyników otrzymanych na drodze obliczeniowej z dostępnymi danymi eksperymentalnymi uzyskanymi za pomocą spektroskopii IR.Calculation methods are increasingly employed in modeling systems connected with catalysis. It allows to verify experimental data offering possibility of deeper insight into mechanism of the charge flow. In these studies ETS-NOCV analysis was adopted for defined fragments zeolite-cation-molecule. One of division schemes allows to appoint charge transfer channels (by the arrangement the differential electron density) during formation of the bond between probe molecules (CO, N2 and H2) and either free cations (Cu+, Ag+) or cations sites (Cu(I), Ag(I)) in zeolites framework. Alternative scheme of division enable to determinate the role of zeolite in interaction between centers and probe molecules. For individual contributions to differential electron density, electrons flows and associated to them energy inputs were quantified. In implemented ETS-NOCV analysis, tetrahedron with hydroxyl groups, [Al(OH)4]- was used as framework of zeolite model. IR spectroscopy is very informative method, and widely used in experimental studies of zeolites. The vibrational analysis data were correlated with experimental ones from IR spectroscopy