Квантовохимическое моделирование реакций водорода и кислорода с нанопокрытием из наночастиц золота и никеля

Выполнены квантовохимические расчеты теплот гидрирования простейшей наноразмерной биметаллической системы Au₃^–/Ni₂⁺ по трем возможным каналам. Продуктами канала с максимальным энерговыделением являются гидрированное золото и никель: H₂ + Au₃^–/Ni₂⁺ → (Au₃H₂)^–/Ni₂⁺, теплота реакции Q = 43.7 ккал/моль. Также с применением квантовохимических методов рассчитаны теплоты взаимодействия бинарной системы (Au₃H₂)^–/Ni₂⁺ с кислородом по различным каналам. Установлено, что по каналу с наибольшим энерговыделением один из атомов O соединяется с гидридом золота, а второй – с никелем: (Au₃H₂)^–/Ni₂⁺ + O₂ → (Au₃H₂–O)^–/(Ni₂O)⁺, теплота реакции Q = 39.0 ккал/моль. Установлен механизм и определена энергетика элементарных реакций, приводящих к образованию золота Au₃^– и воды H₂O из оксида (Au₃H₂–O)^–. На основании расчетов предложено объяснение экспериментальных результатов по последовательному взаимодействию водорода и кислорода с биметаллическим покрытием из наночастиц золота и никеля. Поскольку при контакте золота с никелем золотые частицы заряжаются отрицательно, а никелевые – положительно, в расчетах содержащим золото частицам придавался отрицательный заряд, а содержащим никель – положительный.