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MH+(M = Ni, Cu, Zn)和CH4, NH3, H2O等分子在氣相中反應以產生氫氣之理論計算與研究
(2011) 楊芳怡; Fang-I Yang
在本文中，我們將藉由密度泛函理論當中的B3LYP方法來探討週期表中第一排過渡金屬的氫化物（[MH]+，M＝Ni、Cu、Zn)，與含氫的小分子(CH4、NH3、H2O)之氣相反應，研究產生氫氣的可能反應機制，以及反應位能與能障的討論。本實驗共分成三個部分進行研究：（1）MH+(M = Ni, Cu, Zn) + CH4 反應機構的理論探討，（2）MH+(M = Ni, Cu, Zn) +H2O 反應機構的理論探討，（3）MH+(M = Ni, Cu, Zn) + NH3 反應機構的理論探討。結果發現，在過渡金屬離子上加了一個hydrogen ligand的反應物[MH]+（M＝Ni、Cu、Zn），皆會先靠近CH4、NH3、H2O等分子形成複合物，經由相似過渡態TS結構，促使CH4、NH3及H2O等分子中的C-H、N-H、O-H 鍵斷裂，並和金屬上的H結合產生氫氣進而脫除。而我們也觀察到，這三種金屬氫化物(NiH+, CuH+, ZnH+) 以及三種小分子(CH4、NH3、H2O)的反應，在位能曲面圖上出現不同的反應趨勢，針對上述的問題我們也會進行更深入的討論。