Eine Dichtefunktionaltheorie-Studie zur Dissoziation von H2 an Goldclustern: Bedeutung von Fluxionalität und Ensemble-Effekten

Die Dichtefunktionaltheorie wurde eingesetzt, um die Adsorption/Dissoziation von H2 an Goldoberflächen, Au(111) und Au(100), sowie an Goldpartikeln von 0,7 (Au14) bis 1,2 nm (Au29) zu berechnen. Flache Oberflächen des Basismetalls waren gegenüber H2 nicht aktiv, jedoch wurde ein anderer Effekt in Goldnanoklustern beobachtet, wo Wasserstoff über einen dissoziativen Pfad adsorbiert wurde. Mehrere Parameter wie die Koordination der Au-Atome, Ensemble-Effekte und Fluxionalität des Partikels wurden analysiert, um die beobachtete Aktivität zu erklären. Auch der Einfluss der verwendeten Funktional wurde untersucht. Die Flexibilität der Struktur, d.h. ihre Anpassungsfähigkeit an das Adsorbat, spielt eine Schlüsselrolle bei der Bindung und Dissoziation von H2. Die Wechselwirkung mit Wasserstoff führt zu drastischen Veränderungen in der Struktur der Au-Nanopartikel. Darüber hinaus scheint es, dass nicht nur niedrig koordinierte Au-Atome benötigt werden, da die Adsorption/Dissoziation von H2 nur beobachtet wurde, wenn eine Kooperation zwischen mehreren (4) aktiven Au-Atomen zugelassen war.