Механизмы каталитических превращений метана на нанокластерах платины по данным квантово-химических расчетов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.04, кандидат химических наук Исаков, Динис Ренатович

• Исаков, Динис Ренатович
• кандидат химических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат химических наук Исаков, Динис Ренатович

Введение.

1. Литературный обзор: Экспериментальные и теоретические исследования строения и реакционной способности кластеров платины.

1.1 Основные результаты исследования различных по размеру и строению кластеров платины.

1.2. Изменение структуры кластеров платины при взаимодействии с молекулой водорода.

1.3 Каталитическая активность нанокластеров платины в различных химических реакциях.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Механизмы каталитических превращений метана на нанокластерах платины по данным квантово-химических расчетов»

Актуальность работы. В последние годы во многих странах (России, США, Канаде, Германии, Японии, Китае) проводятся интенсивные экспериментальные и теоретические исследования по изготовлению и изучению каталитической активности нанокластеров металлов строго определенного размера. Важной особенностью малых кластеров металлов является немасштабируемый режим — с изменением размера частиц их каталитическая активность существенно изменяется. Один из важнейших катализаторов, используемый в современной химической промышленности — платина, успешно применяется в виде малых частиц - нано- и субнано-кластеров на оксидной подложке давно. Однако лишь недавно современные нанотехнологические методы приготовления хорошо структурированных кластеров платины как на подложке, так и свободных нейтральных кластеров платины и их ионов, предоставили возможность непосредственного изучения их реакций с малыми органическими молекулами. Важное значение приобретает использование квантово-химических методов для изучения строения и каталитической активности кластеров платины с целью интерпретации и дополнения результатов эксперимента. Моделирование кластеров переходных металлов является сейчас интенсивно развивающейся областью теоретических и экспериментальных исследований. Большое внимание уделяется структурной эволюции кластеров, методам поиска наиболее стабильных изомеров кластеров (глобальных минимумов) и механизмам химических реакций с их участием.

Вместе с тем, не смотря на большое число опубликованных работ, детального исследования структуры нейтральных, катионных, анионных кластеров платины, изучения на них механизма дегидрирования метана, а так же реакции образования этана из двух молекул метана в зависимости от размера, строения кластера и наличия подложки в рамках одного метода до настоящего времени не проводилось.

Целью настоящей работы является выявление основных закономерностей механизмов каталитических превращений метана на нанокластерах платины по данным квантово-химических расчетов.

В качестве объектов исследования были выбраны кластеры платины Р12. 914 различного строения. Модельной реакцией являлся процесс взаимодействия кластеров платины с молекулой метана, как простейшего представителя углеводородов.

Конкретные задачи включают в себя:

1. Определение наиболее энергетически выгодных нейтральных, катионных и анионных кластеров платины различного строения.

2. Изучение влияния адсорбции молекулы водорода на структуру кластеров платины.

3. Изучение механизмов дегидрирования метана на нейтральных, катионных и анионных кластерах платины Р12-5.

4. Исследование механизма конверсии метана в этан на нейтральных кластерах Р14, Р^ (с подложкой АЦО9 и без неё), а так же на кластерах Р114.

Научная новизна работы. Впервые проведено подробное теоретическое исследование взаимодействия молекулы метана с различными кластерами платины с использованием современных методов функционала плотности. При этом:

• Определены наиболее энергетически выгодные по энергии нейтральные, катионные и анионные кластеры платины различного строения.

• Показано, что заряд кластеров платины влияет на порядок их относительной стабильности.

• Установлено, что при адсорбции молекулы водорода может меняться как порядок относительной стабильности кластеров платины, так и структура кластера.

• Получены новые данные по реакционной способности нейтральных, катионных и анионных кластеров платины в процессе дегидрирования метана.

• Исследован механизм превращения двух молекул метана в этан и водород на нейтральных кластерах Р14, Р1;б (с подложкой А1б09 и без неё) и Р^.

Практическая значимость работы определяется тем, что в ней приводятся квантово-химические оценки строения и реакционной способности кластеров платины, и могут быть использованы для целенаправленного подбора новых эффективных катализаторов.

Кроме того, в диссертации получены многочисленные сведения о геометрических и энергетических характеристиках кластеров платины, которые могут представлять интерес для широкого круга специалистов, изучающих строение и реакционную способность кластеров металлов платиновой группы.

Достоверность представленных результатов подтверждается сопоставлением с данными по экспериментальному определению энергий связи кластеров платины, длине связи Р^Р!, а также с расчетами других исследователей.

На защиту выносятся:

• Результаты изучения структуры и реакционной способности нейтральных, катионных и анионных кластеров платины.

• Результаты изучения механизмов превращения двух молекул метана в этан и водород на нейтральных кластерах Р14, Р^, (с подложкой А1609 и без неё) и Р^.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на следующих конференциях: XV, XVII Всероссийских конференциях «Структура и динамика молекулярных систем», Яльчик, 2008г и 2010г.; Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодых ученых "Структура и динамика молекулярных систем", Казань, 2009 г.; XX и XXII Симпозиумах "Современная химическая физика", Туапсе, 2008 г. и 2010 г.; XII Международной конференции по квантовой и вычислительной химии им. В.А. Фока, Казань, 2010 г.; XVII Международной конференции по химической термодинамике в России, Казань, 2009 г. Кроме того, результаты работы докладывались на итоговой научно-технической конференции КГТУ в 2010 г.

Работа выполнена в Центре новых информационных технологий и на кафедре катализа Казанского государственного технологического университета при финансовой поддержке: Российского Фонда Фундаментальных Исследований (проект № 09-03-97013-рповолжьеа). Расчеты были выполнены в Суперкомпьютерном центре коллективного пользования Казанского научного центра РАН и в Межведомственном суперкомпьютерном центре Российской академии наук.

Публикации. По материалам диссертационной работы имеются 15 публикаций, в том числе 5 статей в изданиях рекомендованных ВАК; 2 другие статьи и 8 тезисов докладов на Международных и Всероссийских конференциях.

Структура диссертационной работы. Диссертация изложена на 162 страницах, содержит 26 таблиц, 79 рисунков, список литературы включает 144 ссылки. Работа содержит введение, 5 глав, раздел «Заключение и выводы», список литературы. В первой главе проводится обзор работ, посвященных экспериментальному и квантово-химическому изучению кластеров платины и их реакционной способности. Во второй, третьей, четвертой и пятой главах приводятся основные результаты расчетов, их анализ и сравнение с экспериментальными данными.

Заключение диссертации по теме «Физическая химия», Исаков, Динис Ренатович

5.7. Основные результаты и выводы по главе 5

Теоретическое изучение механизма превращения двух молекул метана в этан на нейтральных кластерах Pt4, Pt6 (с подложкой А1609 и без неё) и на кластерах Pti4 позволило выявить три стадии, которые являются лимитирующими в различных по размеру и строению кластеров платины.

Это - миграция метильной группы в мостиковое положение между двумя атомами платины(1); перенос метильной группы на атом платины, к которому уже присоединена другая метильная группа(П); процесс образования связи С-С (Ш). о

Анализ результатов, полученных для тетраэдрического кластера Pt4 с подложкой А16Ор и без неё показал, что процесс образования этана из двух о молекул метана является экзотермическим (ААН298к.( Pt4)—95.8 кДж/моль, AAH298K(3Pt4Al609)=-40.8 кДж/моль), но термодинамически выгодным только для 3Pt4(AAG298K(3Pt4)=-48.1 кДж/моль, АА0298к(3Р^А1б09)=8.2 кДж/моль). Для кластера Pt4 лимитирующей является процесс образования связи С-С (III) (стадия 10—>11, энтальпия активации 104.4кДж/моль), а для кластера 3Pt4Al6C>9 процесс (II) (стадия 7—>8, энтальпия активации 170.2 кДж/моль). В этом случае, использование подложки снижает каталитическую активность кластера 3Pt4.

Для плоского кластера 3Pt6 подложка также снижает активность катализатора по сравнению с кластером платины без подложки (рис. 11). Различаются лимитирующие стадии для процесса на подложке (III) и без неё о

I). Для кластера Pt6 это стадия (9—>10, энтальпия активации 134.3 кДж/моль), в которой происходит образование й десорбция молекулы этана из двух метильных групп находящихся на одном атоме платины, а для кластера на подложке Pt6Al609 это стадия (8—>9, энтальпия активации 124.5 кДж/моль), в которой происходит синхронный разрыв связи С-Н с миграцией метиленовой группы в мостиковое положение. Процесс является экзотермическим и л термодинамически выгодным для Pt6 (AAH298k=-48.1 кДж/моль, AAG298k--4.8 кДж/моль), а для 3Pt6Al609 эндотермическим (ААН298к=23.6кДж/моль) и термодинамически невыгодным (ДД0298к=68.6кДж/моль). Следовательно, для изученных процессов подложка одинаково уменьшает реакционную способность кластеров платины и повышает относительные энтальпии лимитирующих стадий.

Тетраэдрический кластер 3Р14 и октаэдрический кластер 3Р1]4 (А) выявляют активность атомов Р1:, расположенных в вершинах и на ребрах

3 1 кристалла, а плоские кластеры Р1:6 и Р1и(Б) (гранецентрированная кубическая решетка) — моделируют плоскую грань платины. По данным расчета процесс получения этана из метана на кластерах Р114 (А, Б) является экзотермическим(ДДН298к( Р114(А)):=-13.5 кДж/моль, ДДН298К( Р^4(Б))=-17.7кДж/моль), но термодинамически невыгодным

ДДС298К(3Р114(А))=38.3

I ^ кДж/моль, ДД0298к.( Р114(Б))=28.4 кДж/моль)). Для кластера Р^ (А) лимитирующим оказался процесс (I) (стадия 8—>9, энтальпия активации 96.4 кДж/моль); для кластера 'Р1:14(Б) лимитирующим является процесс(Ш) (стадия 8—>9, энтальпия активации 116.6кДж/моль). Таким образом, по данным расчета установлено, что тетраэдрические и октаэдрические кластеры платины являются более реакционно-способными, чем кластеры, моделирующие плоскую поверхность. Показано также, что с увеличением размера кластера реакционная способность платины снижается. Оба этих вывода подтверждаются экспериментальными данными.

Заключение и выводы

Представленный в работе материал показывает, что современные квантово-химические методы позволяют успешно решать достаточно широкий круг вопросов, связанных с изучением каталитической активности кластеров платины. Результаты расчета существенно дополнили имеющиеся экспериментальные данные реакции дегидрирования метана на нейтральных, катионных и анионных кластерах платины. Кроме того, нами впервые были получены систематические сведения о структуре нейтральных, катионных и анионных кластеров платины, переходных состояний основных и альтернативных реакций в процессах дегидрирования метана и образование молекулы этана, а так же определить влияние подложки. Основные результаты работы можно кратко сформулировать в виде следующих выводов:

1. Определен порядок относительной стабильности для нейтральных, катионных и анионных кластеров платины. Наиболее стабильные изомеры нейтральных кластеров Р1П до п=6 имеют плоское строение.

2. Показано, что адсорбция молекулы водорода на малых кластерах платины происходит безактивационно. Полученные гидриды Р149Н2 имеют удлиненные до 306.3 пм. связи Р1>Р1 и иной, чем исходные кластеры Р14.9, порядок относительной стабильности. Для Р1;4Н2 наиболее выгодным становится тетраэдрическое расположение атомов платины.

3. Выделены лимитирующие стадии реакции дегидрирования метана на нейтральных, катионных и анионных кластерах платины. Найдено объяснение более высокой каталитической активности кластеров Р135 по сравнению с кластером Р^, наблюдаемое в эксперименте по дегидрированию метана.

4. Установлено, что в зависимости от размера и строения кластера могут наблюдаться три различные лимитирующие стадии процесса конверсии метана в этан: миграция метильной группы в мостиковое положение между двумя атомами платины; перенос метильной группы на атом платины, к которому уже присоединена другая метальная группа; процесс образования связи С-С. Атомы платины, расположенные в вершинах и на ребрах кристаллов являются более реакционно-способными, чем атомы платины, расположенные на гранях кристаллов. 5. Определено, что подложка из оксида алюминия уменьшает реакционную способность кластеров платины, при этом меняются лимитирующие стадии процесса конверсии метана в этан.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Исаков, Динис Ренатович, 2010 год

1. Дж. Уайтсайдс, Д. Эйглер, Р. Андерс и др. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований. / Под. Ред. М.К. Роко, Р.С. Уильяме и П. Аливисатоса. Пер. с англ. М.: Мир, 2002. - 292 с.

2. Шека, Е.Ф. Квантовая нанотехнология и квантовая химия / Е.Ф. Шека // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И.Менделеева). 2002. Т. XLVI. -№5.-С. 15-21.

3. Studt, F. Identification of Non-Precious Metal Alloy Catalysts for Selective Hydrogenation of Acetylene / F. Studt, F. Abild-Pedersen, T. Bligaard, R.Z. Sorensen, C.H. Christensen, J.K. N0rskov // Science. 2008. - V. 320. P. 1320 - 1322.

4. Xiao, L. Methane activation on Pt and Pt4: A density functional theory study / L. Xiao, L. Wang // J. Phys. Chem. B. 2007. - V 111. - P. 1657-1663.

5. Xu, Y. Effect of P Size on the Oxidizability of Platinum Clusters / Y. Xu, W. A. Shelton, W. F. Schneider // J. Phys. Chem. A. 2006. - 110. P. 5839-5846.

6. Tian, N. Synthesis of Tetrahexahedral Platinum Nanocrystals with High-Index Facets and High Electro-Oxidation Activity / N. Tian, Z. Zhou, S. Sun, Y. Ding, Z. L. Wang // Science. 2007. - V. 316. - P. 732 - 735.

7. Sebetci, A. Does Spin-Orbit Coupling Effect Favor Planar Structures for Small Platinum Clusters / A. Sebetci // Phys. Chem. Chem. Phys. 2009. -V. 11. -N. 6.-P. 921-926.

8. Huda, M. N. Effect of spin-orbit coupling on small platinum nanocluster / M. N. Huda, Manish K. Niranjan, B. R. Sahu, and Leonard Kleinman // Phys. Rev. A 2006. -V. 3.-P. 053201.

9. Koszinowski, K. Reactivity of Small Cationic Platinum Clusters / K. Koszinowski, D. Schroder, H. Schwarz // J. Phys. Chem. A. 2003. - V. 107. -N. 25. - P. 4999-5006.

10. Majumdar, D. Theoretical study of electronic states of platinum pentamer (Pt5) / D. Majumdar, D. Dingguo, K. Balasubramanian // J. Chem. Phys. 2000. - V. 113.-P. 7928-7938.

11. Xiao, L. Structure of platinum clusters: planar or spherical? / L. Xiao, L. Wang // J. Phys. Chem. A. 2004. - V. 108. - P. 8605-8614.

12. Bhattacharyya, K. Growth pattern and bonding trends in Ptn (n = 2-13) clusters: Theoretical investigation based on first principle calculations / K. Bhattacharyya // Chemical Physics Letters. 2007. - V. 446. - N 4. - P. 374379.

13. Kumar, V. Evolution of atomic and electronic structure of Pt clusters: Planar, layered, pyramidal, cage, cubic, and octahedral growth / V. Kumar, Y. Kawazoe // Physical Review B. 2008. - V. 77. - P. 205418.

14. Sebetci, A. A density functional study of bare and hydrogenated platinum clusters. / A. Sebetci // Chemical Physics. 2006. - V. 331. - P. 9-18.

15. Gronbeck, H. Gold and platinum microclusters and their anions: comparison of structural and electronic properties / H. Gronbeck, W. Andreoni // Chemical Physics. 2000. - V. 262. - N. 1. - P. 1-14.

16. Jacob, T. Chemisorption of Atomic Oxygen on Pt(l 11) from DFT Studies of Pt-Clusters / T. Jacob, R. P. Muller, W. A. Goddard, III // J. Phys. Chem. B. -2003. V. 107. - P. 9465-9476.

17. Ramirez-Caballero, G. E. Effects of Confinement on Oxygen Adsorbed between Pt(l 11) Surfaces / G. E. Ramirez-Caballero, P. B. Balbuena // J. Phys. Chem. C. -2009. V. 113.-P. 7851-7856.

18. Kua, J. Chemisorption of Organics on Platinum. 1. The Interstitial Electron Model / J. Kua, W. A. Goddard III // J. Phys. Chem. B. 1998. - V. 102. - P. 9481-9491.

19. Lagarde, P. EXAFS studies of Pt/A1203 catalysts / P. Lagarde, T. Murata, G. Vlaic, E. Freund, H. Dexpert, J.P. Bournonville // J. Catal. 1983. - V. 84. - P. 333-343.

20. Применение XAFS-спектроскопии в материаловедении. / А. И. Лебедев, И. А. Случинская Сборник «Методы исследования структуры и субструктуры материалов» (под ред. В.М. Иевлева). 2001. - С. 180 - 246.

21. Moraweck, В. EXAFS determination of the structure of small platinum particles / B. Moraweck, A. J. Renouprez. // Surf. Sci. 1981. - V. 106. - P. 35 - 44.

22. Кочубей, Д. И. // Хим. Физика. -1983. N. 2. - Р. 793.

23. Нанотехнологии. / Ч. Пул-мл, Ф. Оуэне. Издание 3-е, исправленное и дополненное. М.: Техносфера, 2007. -376 с.

24. Fukushima, Т. Exafs Study of Н2, 02, and Со Adsorption on Supported Platinum / T. Fukushima, J. R. Katzer, D. E. Sayers, J. Cook. // New Horizonts in catalisis. Amsterdam: Elsevier, 1981. - P. 79-94.

25. Chang, J.-R. y-Alumina-Supported Pt Catalysts for Aromatics Reduction: A Structural Investigation of Sulfur Poisoning Catalyst Deactivation / J.-R. Chang, S.-L. Chang, T.-B. Lin // J. Catal. 1997. - V. 169. - P. 338-346.

26. Лихолобов, B.A. Каталитический синтез углеродных материалов и их применение в катализе / В.А. Лихолобов // Соросовский образовательный журнал. 1997. - N. 5. - С. 35-42.

27. Kwak, J. Н. Co-ordinatively unsaturated А13+ centers as binding sites for active catalyst phases on y-A1203 / J. H. Kwak, J. Hu, D. Mei, C.-W. Yi, D. H. Kim, C. H.F. Peden, L. F. Allard, J. Szanyi // Science. 2009. - V. 325. - P. 16701673.

28. Михайлов, M.H. О возможности отрыва атомарного водорода при захвате электрона бренстедовским центром в цеолитах / М.Н. Михайлов, Н.Д.

29. Чувылкин, И.В. Мишин, Л.М. Кустов // Журн. физ. хим. 2009. - Т. 83. - N 5. - С. 86 8- 872.

30. Лапидус, А.Л. Состав каркаса и активность платиносодержащих высококремнеземных цеолитов в изомеризации н-гексана / А.Л. Лапидус, ,М.Н. Михайлов, И.В. Мишин, А.А. Дергачев, В.З. Мордкович // Кинетика и катализ. 2009. - Т. 50. -N. 2. - С. 262 -269.

31. Михайлов, М.Н. Состояние металла и механизм превращения алканов на Pt-содержащих цеолитных катализаторах / М.Н. Михайлов, И.В. Мишин, Л.М. Кустов, А.Ю. Стахеев // Нефтехимия. -2009. Т. 49. - N. 1. - С. 56-61.

32. Михайлов, М.Н. Роль Ga-Pt-наночастиц в ароматизации низших алканов на цеолитах ZSM-5 / М.Н. Михайлов, А.А. Дергачев, И.В. Мишин, Л.М. Кустов, А.Л. Лапидус // Журнал физической химии. 2008. - Т. 82. - N. 4. -С. 713-720.

33. Михайлов, М.Н. Строение активных центров превращения алканов в катализаторах Pt/HZSM-5 и Pt/NaZSM-5 / М.Н. Михайлов, Л.М. Кустов, В.З. Мордкович, А.Ю. Стахеев // Известия Российской академии наук. Серия химическая. 2008. - N. 6. - С. 1139-1145.

34. Михайлов, М.Н. Роль внерешеточных наночастиц в изомеризации н-гексана на платиносодержащих высококремнеземных цеолитах / А. Л. Лапидус, М. Н. Михайлов, А. А. Дергачев, И. В. Мишин // Доклады Академии наук. 2008. - Т. 422. - N. 3. - С. 343-346.

35. Михайлов, М.Н. Квантово-химическое исследование взаимодействия кластера Соб с поверхностью у-оксида алюминия / М.Н. Михайлов, Г.М. Жидомиров, А.Ю. Крылова // Известия Российской академии наук. Серия химическая. 2005. - N. 10. - С. 2194 - 2199.

36. Rashkeev, S.N. Role of the nanoscale in catalytic CO oxidation by supported Au and Pt nanostructures / S.N. Rashkeev, A.R. Lupini, S.H. Overbury, S J. Pennycook, S.T. Pantelides // Phys. Rev. B. 2007. - V. 76. - P. 035438.

37. Turner, M. Selective oxidation with dioxygen by gold nanop catalysts derived from 55-atom clusters / M. Turner, V. B. Golovko, P. H. Vaughan, P. Abdulkin,

38. A. Berenguer-Murcial, М. S. Tikhov, M. Lambert // Nature. 2008. - V. 454. -P. 981-983.

39. Gruene, P. Structures of Neutral Au7, Aul9, and Au20 Clusters in the Gas Phase. / P. Gruene, D. M. Rayner, B. Redlich, J. T. Lyon, G. Meijer, A. Fielicke // Science. -2008. -V. 1. P. 674-676.

40. Poulain, E. Some theoretical studies on hydrogen molecule capture by platinum atoms / E. Poulain, J. Garcia-Prieto, M. E. Ruiz, O. Novaro // Int. J. Quantum. Chem. 1986. - V. 29. - P. 1181-1190.

41. Poulain, E. The catalytic activity of supported platinum: A theoretical study of the activation of Н2/ E. V. Poulain, S. Bertin, A. Castillo // J. Mol. Catal. A: Chem. - 1997.-V. 116.-P. 385.

42. Poulain, E. A comparative theoretical study of the C2v and C3v reaction of H2 with a Pt4 cluster / E. Poulain, J. Benitez, S. Castillo, V. Bertin, A. Cruz // J. Mol. Struc. THEOCHEM. 2004. - V. 709. - P. 67.

43. Петрова, H.B. Моделирование адсорбции простых газов на поверхности переходных металлов / Н.В. Петрова, И.Н. Яковкин, Ю.Г. Птушинский // Физика Низких Температур. 2005. -Т. 31. - N. 3. - С. 300-322.

44. Nakasuji, Н. Ab Initio Theoretical Study on the Reactions of a Hydrogen Molecule with Small Platinum Clusters A Model for Chemisorption on a Pt Surface / H. Nakasuji, Y. Matsuzaki, T. Yonezawa // J. Chem. Phys. - 1988. -V. 88.-P. 5759.

45. Andrews, L. Infrared spectra and density functional calculations of platinum hydrides / L. Andrews, X. Wang, L. Manceron // J. Chem. Phys. 2001. - V. 114.-P. 1559.

46. Luntz, A.C. Molecular beam studies of H2 and D2 dissociative chemisorption on Pt(l 11) / A.C. Luntz, J.K. Brown, M.D. Williams // J. Chem. 1990. - V. 93.-P. 5240-5247.

47. Dyall, K. G. Relativistic effects on the bonding and properties of the hydrides of platinum / K. G. Dyall // J. Chem. Phys. 1993. - V. 98. - P. 9678 - 9688.

48. Balasubramanian, К. CASSCF/CI calculations of electronic states and potential energy surfaces of PtH2 / K. Balasubramanian // J. Chem. Phys. — 1987. — V. 87.-P. 2800-2806.

49. Balasubramanian, K. Potential energy surfaces for the Pt2+H2 reaction / K. Balasubramanian // J. Chem. Phys. 1991. - V 94. - P. 1253-1264

50. Huda, M. N. Hydrogen adsorption and dissociation on small platinum clusters: An electronic structure density functional study / M. N. Huda, L. Kleinman // Physical Review B. 2006. - V. 74. - P. 195407.

51. Cui, Q. Molecular orbital study of H2 and CH4 activation on small metal clusters. I. Pt, Pd, Pt2 and Pd2 /Q. Cui, D. G. Musaev, K. Morokuma // J. Chem. Phys.- 1998.-V. 108.-P. 8418.

52. Мое, J. Adsorption of Multiple H2 Molecules on Pd3 and Pd4 Clusters. A Density Functional Study / J. Мое, D. G. Musaev, K. Morokuma // J. Phys. Chem. A. -2000. V. 104.-P. 11606- 11614.

53. Morokuma, K. Molecular Orbital Study of H2 and CH4 Activation on Small Metal Clusters. 2. Pd3 and Pt3 / C. Qiang, D. G. Musaev, K. Morokuma // J. Phys. Chem. A. 1998. -V. 102. - P. 6373-6384.

54. Li, Z. Direct methane conversion to methanol by ionic liquid-dissolved platinum catalysts / Z. Li, J. Cheng, M. Haught, Y. Tang // Chem. Commun. -2006.-P. 4617-4619.

55. Махаев, В.Д. Строение комплексов метана по данным экспериментальных и теоретических исследований / В.Д. Махаев // Успехи химии. — 2003. Т. 72.-N3.-C. 287-310.

56. D.R.H.Barton. Aldrichim. Acta, 23, 3 1990

57. Kua, J. Chemisorption of Organics on Platinum. 2. Chemisorption of C2Hx and CHX on Pt(lll) / J. Kua, W. A. Goddard III // J. Phys. Chem. B. 1998. - V. 102.-P. 9492-9500.

58. Adlhart, C. Reactions of platinum clusters Ptn(+/-), n = 1-21, with CH4: to react or not to react / A. Christian, U. Einar // Chemical communications (Cambridge, England). -2006. -V 24. P. 2581-2581.

59. Trevor, D. J. Methane activation on unsupported platinum clusters / D. J. Trevor, D. M. Cox, A. Kaldor // J. Am. Chem. Soc. 1990. - V 112. - P. 3742 - 3749.

60. Kummerlowe, G. Activation of methane and methane-d(4) by ionic platinum clusters / G. Kummerlowe, I. Balteanu, Z. Sun, O.P. Balaj, V.E. Bondybey, M.K. Beyer // International journal of mass spectrometry. 2006. - V 254. - P. 183 - 188.

61. Xia, F. Relativistic DFT Studies of Dehydrogenation of Methane by Pt Cationic Clusters: Cooperative Effect of Bimetallic Clusters / F. Xia, Z. Cao // J. Phys. Chem. A. -2006. V 110.-P. 10078-10083.

62. Zhao, Z. Ethylidyne Formation from Ethylene over Pt(lll): A Mechanistic Study from First-Principle Calculations / Z. Zhao, L. V. Moskaleva, H. A. Aleksandrov, D. Basaran // J. Phys. Chem. C. 2010. - V 114. - P. 1219012201.

63. Nieminen, V. Intrinsic Metal Size Effect on Adsorption of Organic Molecules on Platinum / V. Nieminen, K. Honkala, A. Taskinen, D. Y. Murzin // J. Phys. Chem. C. 2008. - V 112. - P. 6822.

64. Akinaga, Y. Theoretical study of CH4 photodissociation on the Pt(111) surface / Y. Akinaga, T. Taketsugu, K. Hirao // J. Chem. Phys. 1997. - V 107. - P. 415

65. Moussounda, P.S. A theoretical study of CH4 dissociation on Pt(100) surface / P.S. Moussounda, M:F. Haroun, G. Rakotovelo, P. Légaré // Surface Science. — 2007. V. 601. - P. 3697-3701.

66. Heinemann, C. Pt-mediated activation of methane: theory and experiment / C. Heinemann, R. Wesendrup, H. Schwarz // Chem. Phys. Lett. 1995. - V. 239. -P. 75-83.

67. Becker, E. Methane oxidation over alumina supported platinum investigated by time-resolved in situ XANES spectroscopy / E. Becker, P.-A. Carlsson, H. Gronbeck, M. Skoglundh // Journal of Catalysis. 2007. - V. 252. - P. 11-17.

68. Zhijun, Z. A density functional theory study of CH4 dehydrogenation on Co(l 11) / Z. Zuo, W. Huang, P. Han, Z. Li // Applied Surface Science. 2010. -V. 256.-P. 5929-5934.

69. Yi-An, Z. First-principles calculations of CH4 dissociation on Ni(100) surface along different reaction pathways / Y.-A. Zhu, Y.-C. Dai, D. Chen, W.-K. Yuan // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 2007. - V. 264. - P. 299 - 308.

70. Egeberg, R. C. Dissociation of CH4 on Ni(l 11) and Ru(0001) / R. C. Egeberg, S. Ullmann, I. Alstrup, C. B. Mullins, I. Chorkendorff // Surface Science. -2002.-V. 497.-P. 183-193.

71. Bouke, S. Energetics of methane dissociative adsorption on Rh{lll} from DFT calculations / B. S. Bunnik, G. J. Kramer // Journal of Catalysis. 2006. — V. 242.-P. 309-318.

72. Cioboc, I.M. A DFT Study of Transition States for C-H Activation on the Ru(0001) Surface / I.M. Cioboc, F. Frechard, A.W. Kleyn, J. Hafner // J. Phys. Chem. B. 2000. - V. 104. - P. 3364 - 3369.

73. Watwe, R.M. Theoretical Studies of Stability and Reactivity of CHx Species on Ni(lll) / R.M. Watwe, H.S. Bengaard, J.R. Rostrup-Nielsen, J.A. Dumesic, J.K. N0rkov // J. Catal. 2000. -V. 189. - P. 16-30.

74. Yang, H. Theoretical study on the reaction mechanism of CH4 with CaO / H.-Q. Yang, C.-W. Hu, S. Qin // Chemical Physics. 2006. - V. 330. - P. 343 -348.

75. Moussounda, P.S. A DFT investigation of methane molecular adsorption on Pt(100) / P.S. Moussounda, M.F. Haroun, B. M'Passi-Mabiala, P. Légaré // Surface Science. -2005. -V. 594. P. 231-239.

76. Ferré, D.C. Vibrational Stark tuning rates- from periodic DFT calculations: CO/Pt(lll) / D. C. Ferré, J.W. Niemantsverdriet // Electrochimica Acta. -2008. V. 53. - P. 2897 - 2906.

77. Sümer, A. CO and O coadsorption on Pt3Sn studied by DFT: Changes in the adsorptive properties of the surface with alloying and coverage / A. Sümer, A. E. Aksoylu // Surface Science. 2008. - V. 602. - P. 1636 - 1642.

78. Acharya, C.K. CO oxidation with Pt(111) supported on pure and boron-doped carbon: A DFT investigation / C.K. Acharya, C.H. Turner // Surface Science. — 2008. V. 602. - P. 3595-3602.

79. Vibrational frequencies of CO on Pt(lll) in electric field: A periodic DFT study / A.Y. Lozovoi, A. Alavi // Journal of Electroanalytical Chemistry. -2007.-V. 607.-P. 140-146.

80. Hybrid DFT and hyper-GGA DFT studies of the CO adsorption on Pt nanoclusters: Effects of the cluster size and better CO LUMO description / Y.W. Huang, S.-L. Lee // Chem. Phys. Lett. 2010. - V. 492. - P. 98-102.

81. Alcalá, R. DFT studies for cleavage of C—C and C—O bonds in surface species derived from ethanol on Pt(lll) / R. Alcalá, M. Mavrikakis, J. A. Dumesic / Journal of Catalysis. 2003. - V. 218. - P. 178-190.

82. Murillo, L. Trend in the CC and CO bond hydrogenation of acrolein on Pt-M (M = Ni, Co, Cu) bimetallic surfaces / L. E. Murillo, C. A. Menning, J. G. Chen // Journal of Catalysis. 2009. - V. 268. - P. 335 - 342.

83. Wang, Y. DFT study of the spin-forbidden reaction of N20 and CO catalyzed by Pt+ / Y.-C. Wang, Q.-Y. Wang, Z.-Y. Geng, Y.-B. Si, J.-H. Zhang, H.-Z. Li, Q.-L. Zhang // Chemical Physics Letters. 2008. - V. 460. - P. 13 - 17.

84. Minot, C. Modeling of high-pressure CO dissociation on Pt(100) and Pt(lll) / C. Minot / Catalysis Today. 2004. - V. 89. - P. 357 - 362.

85. Desai, S. A first principles analysis of CO oxidation over Pt and Pt66.7%Ru33.3% (111) surfaces / S. Desai, M. Neurock // Electrochimica Acta. 2003. - V. 48. - P. 3759 - 3773.

86. Crljen, Z. DFT calculations of (111) surfaces of Au, Cu, and Pt: stability and reconstruction / Z. Crljen, D. Sokcevic, R. Brako, P. Lazic // Vacuum. 2003. -V. 71.-P. 101-106.

87. Siimer, A. A theoretical investigation on Pt3Sn(102) surface alloy and CO-Pt3Sn(102) system / A. Siimer, M. A. Giilmen, A. E. Aksoylu // Surface Science. 2006. - V. 600. - P. 2026 - 2039.

88. Orita, H. All electron scalar relativistic calculations on adsorption of CO on Pt(l 1 1) with full-geometry optimization: a correct estimation for CO site-preference / H. Orita, N. Itoh, Y. Inada // Chemical Physics Letters. 2004. -V. 384.-P. 271 -276.

89. Karmazyn, A. D. First-principles theory and microcalorimetry of CO adsorption on the (211) surfaces of Pt and Ni / A. D. Karmazyn, V. Fiorin, S. J. Jenkins, D. A. King// Surface Science. -2003. -V. 538. P. 171-183.

90. Liu, P. Modeling the electro-oxidation of CO and H2/CO on Pt, Ru, PtRu and Pt3Sn / P. Liu, A. Logadottir, J. K. Nerskov // Electrochimica Acta. 2003. -V. 48. - P. 3731 -3742.

91. Orita, H. A comparison of CO adsorption on Pt(2 1 1), Ni(2 1 1), and Pd(2 1 1) surfaces using density functional theory / H. Orita, N. Itoh, Y. Inada // Surface Science.-2004.-V. 571.-P. 161 172.

92. Yakovkin, I.N. Microscopic model of CO oxidation on Pt(l 11)/ I.N. Yakovkin, N.V. Petrova // Surface Science. V. 600. - P. 2600 - 2607.

93. Herbschleb, C.T. High-pressure STM study of NO reduction by CO on Pt(100) / C.T. Herbschleb, S.C. Bobaru, J.W.M. Frenken // Catalysis Today. 2010. - V. 154,-P. 61 -67.

94. Roeterdink, W.G. The CO-H interaction on Pt(lll) studied using temperature programmed vibrational sum frequency generation / W.G. Roeterdink, M. Bonn, R.A. Olsen // Chemical Physics Letters. 2005. - V. - P. 482-487.

95. Smeltz, A.D. Coupled theoretical and experimental analysis of surface coverage effects in Pt-catalyzed NO and 02 reaction to N02 on Pt(l 11) / A.D. Smeltz,

96. R.B. Getman, W.F. Schneider, F.H. Ribeiro // Catalysis Today. 2008. - V. 136.-P. 84-92.

97. Mulla, S.S. Reaction of NO and 02 to N02 on Pt: Kinetics and catalyst deactivation / S.S. Mulla, N. Chen, L. Cumaranatunge, G.E. Blau, D.Y. Zemlyanov, W.N. Delgass, W.S. Epling, F.H. Ribeiro // Journal of Catalysis. -V. 241.-P. 389-399.

98. Jiang, Z. Surface chemistry of NO and N02 on the Pt(l 1 0)-(l x 2) surface: A comparative study / Z. Jiang, W. Huang, D. Tan, R. Zhai, X. Bao // Surface Science. 2006. -V. 600. - P. 4860 - 4869.

99. Bhatia, D. Experimental and kinetic study of NO oxidation on model Pt catalysts / D. Bhatia, R. W. McCabe, M. P. Harold, V. Balakotaiah // Journal of Catalysis.-2009.-V. 266.-P. 106-119.

100. Jelic, J. A DFT study of pseudomorphic monolayer Pt and Pd catalysts for NOx storage reduction applications / J. Jelic, R. J. Meyer // Catalysis Today. 2008. -V. 136.-P. 76-83.

101. Hauptmann, W. Inverse hysteresis during the NO oxidation on Pt under lean conditions / W. Hauptmann, M. Votsmeier, J. Gieshoff, A. Drochner, H. Vogel // Applied Catalysis B: Environmental. 2009. - V. 93. - P. 22-29.

102. Koukiou, S. Spectroscopic evidence for the mode of action of alkali promoters in Pt-catalyzed de-NOx chemistry / S. Koukiou, M. Konsolakis, R.M. Lambert, I.V. Yentekakis // Applied Catalysis B: Environmental. 2007. - V. 76. - P. 101-106.

103. Zhu, J. F. In situ high-resolution XPS studies on adsorption of NO on Pt(l 11) / J. F. Zhu, M. Kinne, T. Fuhrmann, R. Denecke, H. -P. Steinrück // Surface Science. 2003. - V. 529. - P. 384 - 396.

104. Chi, D. H. Electronic structures of Pt clusters adsorbed on (5, 5) single wall carbon nanotube / D. H. Chi, N. T. Cuong, N. A. Tuan, Y.-T. Kim, H. T. Bao, T. Mitani, T. Ozaki, H. Nagao // Chemical Physics Letters. 2006. - V. 432. -P. 213 -217.

105. Watwe, R. M. Density Functional Theory (DFT) Studies of CI and C2Hydrocarbons Species on Pt Clusters / R. M. Watwe, B. E. Spiewak, R. D. Cortright, J. A. Dumesic // Journal of Catalysis. 1998. - V. 180. - P. 184-193.

106. Mikhailov, M.N. Structure and reactivity of Pt/GaZSM-5 aromatization catalyst / M.N. Mikhailov, I.V. Mishin, L.M. Kustov, A.L. Lapidus // Microporous and Mesoporous Materials. 2007. - V. 104. - P. 145 - 150.

107. Chen, Y. Yttria-stabilized zirconia supported platinum catalysts (Pt/YSZs) for CH4/C02 reforming / Y.-Z. Chen, B. J. Liaw, C.-F. Kao, J.-C. Kuo // Applied Catalysis A: General. 2001. - V. 217. - P. 23 - 31.

108. Balint, I. NO reduction by CH4 over well-structured Pt nanocrystals supported on gamma-A1203 / I. Balint, A. Miyazaki, K. A. Aika // Appl.Catal. B. -2002. -V. 37.-P. 217-229.

109. Perdew, J.P. Generalized gradient approximation made simple / J.P. Perdew, K. Burke / Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. P. 3865 3868.

110. Dyall, K.G. An exact separation of the spin-free and spin-dependent terms of the Dirac-Coulomb-Breit Hamiltonian / K.G. Dyall // J. Chem. Phys. 1994. V. 100. P. 2118-2127

111. Laikov, D.N. A new class of atomic basis functions for accurate electronic structure calculations of molecules / D.N. Laikov // Chem. Phys. Lett. 2005. V. 461. P. 116-120

112. Laikov, D.N. Fast evaluation of density functional exchange-correlation terms using the expansion of the electron density in auxiliary basis sets / D.N. Laikov // Chem. Phys. Lett. 1997. V. 281. P. 151-156

113. Taylor, S. Resonant two-photon ionization spectroscopy of jet-cooled Pt2 / S. Taylor, G.W. Lemire, Y.M. Hamrick, Z. Fu, M. D. Morse // J. Chem. Phys. -1988.-V89.-P. 5517.

114. Auwera-Mahieu, A.V. / A.V. Auwera-Mahieu // J. Chem. Phys. Lett. 1967. -V 1.-P.311.

115. Huber, K.P. / K.P. Huber, G. Herzberg // Molecular spectra and Molecular Structure: IV. Constants of Diatomic Molecules; Van Nostrand Reinhold: New York.-1979.-V. 4.

116. Beaton, S.A. Laser-induced fluorescence and Optical/Stark spectroscopy of PtC / S.A. Beaton, Т. C. Steimle // J. Chem. Phys. 1999. - V 111. - P. 10879.

117. Airola, M.B. Rotationally resolved spectroscopy of Pt / M.B. Airola, M.D. Morse//J. Chem. Phys. 2002. - V 116.-P. 1313-1317.

118. Fabbi, J.C. Dispersed fluorescence spectroscopy of jet-cooled AgAu and Pt2 / J.C. Fabbi, J.D. Langenberg, Q.D. Costello, M.D. Morse, L. Karlsson // J. Chem. Phys.-2001.-V. 115.-P. 7543.

119. Grushow, A. Ligand and metal binding energies in platinum carbonyl cluster anions: Collision-induced dissociation of Ptm— and Ptm(CO)n- / A. Grushow, К. M. Ervin // J. Chem. Phys. 1997. - V. 106. - P. 9580-9594.

120. Исаков, Д.Р. Теоретическое изучение кластеров PtnHm (n=l-9, т=2) / Д.Р. Исаков, Г.А. Шамов // Аннотации докладов XX симпозиума «Современная химическая физика». Туапсе. - 2008. - С. 112.

121. Исаков, Д.Р. Квантово-химическое исследование кластеров PtnHm(n=l-9,m=:2) методом DFT/ Д.Р. Исаков, Г.А. Шамов // Тезисы докладов Всерос. конф. «Структура и динамика молекулярных систем». Казань. - 2009. -С.27.

122. Исаков, Д.Р. Теоретическое исследование активации метана на нейтральных, анионных и катионных кластерах Pt4 методом DFT / Исаков Д.Р., Шамов Г.А., Храпковский Г.М. // Вестник Казанского технологического университета. 2010. -N. 1. - С. 157-159.