Cu(111)におけるフurfuralの触媒変換の計算的探究

Cu(111)表面でのフurfuralから2-メチルフランへの触媒変換の全ポテンシャルエネルギー面が、分散および零点エネルギー補正を含む密度汎関数理論に基づいて体系的に計算されました。フurfuryアルコール形成において、より有利なステップはC═O群の炭素原子への最初のH付加であり、アルコキシル中間体を形成します（F-CHO +H → F-CH 2 O）；2番目のH原子の付加はフurfuryアルコール形成（F-CH 2 O + H → F-CH 2 OH）に至り、これは速度決定ステップです。フurfuryアルコールの解離からの2-メチルフラン形成においては、表面アルキル（F-CH 2）とOH群への解離が起こり、H 2 O形成が速度決定ステップ（OH + H → H 2 O）です。我々の結果は、実験的に観察されたフurfuryアルコールの選択的形成と水素豊富な条件下でのフurfural/フurfuryアルコール変換の平衡、さらにH 2 Oがフurfural変換を抑制する効果を完全に説明します。加えて、分散補正（PBE-D3）がフurfural、フurfuryアルコール、および2-メチルフランの吸着エネルギーをかなり過大評価していることがわかったのに対し、H 2やH 2 Oの吸着エネルギーはほぼ定量的に再現できます。我々の結果は、Cu触媒によるフurfural選択的変換に対する洞察を提供し、バイオマス由来のオイルの精製に関連する酸素化合物の脱酸素反応に関する基本的理解を広げます。