ИСТИНА

На данном этапе развития гетерогенного катализа наблюдается интерес к дизайну катализаторов, содержащих наночастицы металлов определенного размера. Одним из способов получения подобных катализаторов является пропитка оксидного носителя (например CeO2) раствором, содержащим кластеры золота, стабилизированные органическими лигандами, в частности Aun(SR)m. Многие аспекты получения и применения Aun(SR)m/CeO2 в каталитических реакциях не установлены, включая методику синтеза, механизм реакции, строение активного центра, влияние носителя и промотирующего металла. В данной работе проведено квантово-химическое моделирование окисления CO на Au19Cu(SCH3)16 для изучения влияния меди на каталитические свойства кластера золота, стабилизированного тиолатными лигандами. Моделирование включало: расчет структуры кластера Au19Cu(SCH3)16, его комплексов с О2, СО, построение сечения поверхности потенциальной энергии стадий окисления СО на данном кластере. Для всех стадий были рассчитаны изменения энергий и энергии активации. Оптимизация структуры и расчет энергии участников реакции были проведены методом PBE96/SBKJC в программе «Природа» на суперкомпьютере МГУ «Ломоносов» [2]. Были рассмотрены четыре возможных изомера Au19Cu(SCH3)16, различающихся расположением меди (в ядре кластера и в неэквивалентных позициях оболочки). По данным расчета наиболее устойчивая структурой биметаллического кластера соответствует расположению атома меди во фрагменте оболочки -SRCuSR-. Далее было проведено моделирование адсорбции O2 и CO на Au19Cu(SCH3)16. Молекула СО координируется на атоме меди кластера. Дальнейших механизм включает окисление СО кислородом. На данный момент соответствующее переходное состояние еще не обнаружено. Окисление второй молекулы СО на Au19Cu(SCH3)16О происходит практически без энергетического барьера. В работе показано, что введение меди в кластер Au20(SCH3)16 создает центр для адсорбции молекулы CO для дальнейшего ее окисления. Предсказано, что биметаллические кластеры золото-медь, стабилизированные тиолатными лигандами, могут являться катализаторами окисления СО. Работа выполнена при использовании ресурсов Суперкомпьютерного комплекса МГУ [3]. Литература 1. Zeng C., Liu C., Chen Y., Rosi N.L., Jin R. Gold–Thiolate Ring as a Protecting Motif in the Au20(SR)16 Nanocluster and Implications // J. Am. Chem. Soc. – 2014. – V. 136. – P. 11922–11925. 2. Sun J., Xie X., Cao B. et al // Comput. Theor. Chem. 2017. V. 1107. P. 127. 3. Sadovnichy V., Tikhonravov A., Voevodin Vl., Opanasenko V. // Contemporary High Performance Computing: From Petascale toward Exascale, CRC Press, Chapman & Hall/CRC Computational Science, Boca Raton, USA, 2013. P. 283.