TY – JOUR

T1 – Katalytische Rolle von H2O-Molekülen bei der Oxidation von CH3OH in Wasser

AU – Inaba, Satoshi

N1 – Herausgeber Copyright:© 2018 von den Autoren. Lizenznehmer MDPI, Basel, Schweiz.Copyright:Copyright 2018 Elsevier B.V., Alle Rechte vorbehalten.

PY – 2018/4/12

Y1 – 2018/4/12

N2 – Wir haben die katalytische Rolle von H2O-Molekülen bei der Oxidation von CH3OH in Wasser durch quantenchemische Simulationen untersucht. Ein CH3OH wird in Wasser in Moleküle, einen Formaldehyd und ein H2 zerlegt, während es in einer Gasphasenreaktion bei hoher Temperatur in Radikale umgewandelt wird. H2O-Moleküle, die sich in der Nähe eines CH3OH befinden, bilden eine erste Hydratationshülle und wirken als Katalysator für die Oxidation von CH3OH in Wasser. Der Oxidationsprozess eines CH3OH in Wasser beginnt, wenn ein Proton von einer Hydroxylgruppe eines CH3OH an ein benachbartes H2O-Molekül abgegeben wird. Das H2O-Molekül überträgt ein zusätzliches Proton auf ein zweites H2O-Molekül, dessen Proton mit einem vom Methyl des CH3OH abgelösten Proton kombiniert wird und ein H2 bildet. Die Energiebarriere zur Zersetzung eines CH3OH wird durch den Katalysator von H2O-Molekülen in Wasser signifikant reduziert. Ein Cluster von H2O-Molekülen entsteht in Wasser als geschlossene Kette von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen H2O-Molekülen. Ein Proton wird mit weniger Energie zwischen H2O-Molekülen innerhalb eines Clusters von H2O-Molekülen übertragen. Ein Cluster von fünf H2O-Molekülen reduziert die Energiebarriere weiter. Die berechnete Oxidationsrate von CH3OH mit der Übergangszustandstheorie stimmt gut mit der durch Experimente bestimmten überein.

AB – Wir haben die katalytische Rolle von H2O-Molekülen bei der Oxidation von CH3OH in Wasser durch quantenchemische Simulationen untersucht. Ein CH3OH wird in Wasser in Moleküle, einen Formaldehyd und ein H2 zerlegt, während es in einer Gasphasenreaktion bei hoher Temperatur in Radikale umgewandelt wird. H2O-Moleküle, die sich in der Nähe eines CH3OH befinden, bilden eine erste Hydratationshülle und wirken als Katalysator für die Oxidation von CH3OH in Wasser. Der Oxidationsprozess eines CH3OH in Wasser beginnt, wenn ein Proton von einer Hydroxylgruppe eines CH3OH an ein benachbartes H2O-Molekül abgegeben wird. Das H2O-Molekül überträgt ein zusätzliches Proton auf ein zweites H2O-Molekül, dessen Proton mit einem vom Methyl des CH3OH abgelösten Proton kombiniert wird und ein H2 bildet. Die Energiebarriere zur Zersetzung eines CH3OH wird durch den Katalysator von H2O-Molekülen in Wasser signifikant reduziert. Ein Cluster von H2O-Molekülen entsteht in Wasser als geschlossene Kette von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen H2O-Molekülen. Ein Proton wird mit weniger Energie zwischen H2O-Molekülen innerhalb eines Clusters von H2O-Molekülen übertragen. Ein Cluster von fünf H2O-Molekülen reduziert die Energiebarriere weiter. Die berechnete Oxidationsrate von CH3OH mit der Übergangszustandstheorie stimmt gut mit der durch Experimente bestimmten überein.

KW – Methanol

KW – Oxidation

KW – Quantenchemische Simulation

KW – Reaktionsgeschwindigkeit

KW – Wasser

UR – http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85045748288&partnerID=8YFLogxK

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