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Addressing the uncertainty of DFT-determined hydrogenation mechanisms over coinage metal surfaces
Faraday Discussions ( IF 3.3 ) Pub Date : 2020-1-22 , DOI: 10.1039/c9fd00122k Kunran Yang 1, 2, 3, 4, 5 , Bo Yang 1, 2, 3, 4
Faraday Discussions ( IF 3.3 ) Pub Date : 2020-1-22 , DOI: 10.1039/c9fd00122k Kunran Yang 1, 2, 3, 4, 5 , Bo Yang 1, 2, 3, 4
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Density functional theory (DFT) has been considered as a powerful tool for the identification of reaction mechanisms. However, it is still unclear whether the error of DFT calculations would lead to mis-identification of mechanisms. Here, taking the hydrogenation of acetylene and 1,3-butadiene as model reactions and employing a well-trained Bayesian error estimation functional with van der Waals correlation (BEEF-vdW), we try to estimate the error of DFT calculation results statistically, and therefore predict the reliability of the hydrogenation mechanisms identified. With an ensemble of 2000 functionals obtained around the BEEF-vdW functional as well as a descriptor developed to represent the possibility of different mechanisms, we found that the non-Horiuti–Polanyi mechanism is preferred on Ag(211) and Au(211), while the Horiuti–Polanyi mechanism is dominant on Cu(211). We further discovered that the descriptor is linearly correlated with the adsorption energies of reaction intermediates during acetylene and butadiene hydrogenation, and the hydrogenation of strongly adsorbed species are more likely to follow the Horiuti–Polanyi mechanism. We found the probability of following the non-HP mechanism obeys the order Cu(211) < Au(211) < Ag(211). Our work gives a more comprehensive explanation for the mechanisms of coinage metal catalyzed hydrogenation reactions, and also provides more theoretical insights into the development of new high-performance catalysts for selective hydrogenation reactions.
中文翻译：
解决铸币金属表面上DFT确定的加氢机理的不确定性
密度泛函理论（DFT）被认为是确定反应机理的有力工具。但是，尚不清楚DFT计算的错误是否会导致对机制的错误识别。在此，以乙炔和1,3-丁二烯的氢化为模型反应，并采用训练有素的贝德斯误差估计函数和范德华相关性（BEEF-vdW），我们尝试统计地估计DFT计算结果的误差，并且因此，预测所确定的氢化机理的可靠性。围绕BEEF-vdW功能获得了2000个功能集合，并开发了一个描述符来表示不同机制的可能性，我们发现在Ag（211）和Au（211）上，非Horiuti-Polanyi机制更为可取，而Horiuti-Polanyi机制在Cu（211）上占主导地位。我们进一步发现，描述符与乙炔和丁二烯氢化过程中反应中间体的吸附能线性相关，强吸附物质的氢化更可能遵循Horiuti-Polanyi机理。我们发现遵循非HP机制的概率服从Cu（211）<Au（211）<Ag（211）的顺序。我们的工作为造币金属催化的加氢反应机理提供了更全面的解释，并为开发用于选择性加氢反应的新型高性能催化剂提供了更多的理论见解。我们进一步发现，描述符与乙炔和丁二烯氢化过程中反应中间体的吸附能线性相关，强吸附物质的氢化更可能遵循Horiuti-Polanyi机理。我们发现遵循非HP机制的概率服从Cu（211）<Au（211）<Ag（211）的顺序。我们的工作为造币金属催化的加氢反应机理提供了更全面的解释，并为开发用于选择性加氢反应的新型高性能催化剂提供了更多的理论见解。我们进一步发现，描述符与乙炔和丁二烯氢化过程中反应中间体的吸附能线性相关，强吸附物质的氢化更可能遵循Horiuti-Polanyi机理。我们发现遵循非HP机制的概率服从Cu（211）<Au（211）<Ag（211）的顺序。我们的工作为造币金属催化的加氢反应机理提供了更全面的解释，并为开发用于选择性加氢反应的新型高性能催化剂提供了更多的理论见解。我们发现遵循非HP机制的概率服从Cu（211）<Au（211）<Ag（211）的顺序。我们的工作为造币金属催化的加氢反应机理提供了更全面的解释，并为开发用于选择性加氢反应的新型高性能催化剂提供了更多的理论见解。我们发现遵循非HP机制的概率服从Cu（211）<Au（211）<Ag（211）的顺序。我们的工作为造币金属催化的加氢反应机理提供了更全面的解释，并为开发用于选择性加氢反应的新型高性能催化剂提供了更多的理论见解。
更新日期：2020-01-22
中文翻译：
解决铸币金属表面上DFT确定的加氢机理的不确定性
密度泛函理论（DFT）被认为是确定反应机理的有力工具。但是，尚不清楚DFT计算的错误是否会导致对机制的错误识别。在此，以乙炔和1,3-丁二烯的氢化为模型反应，并采用训练有素的贝德斯误差估计函数和范德华相关性（BEEF-vdW），我们尝试统计地估计DFT计算结果的误差，并且因此，预测所确定的氢化机理的可靠性。围绕BEEF-vdW功能获得了2000个功能集合，并开发了一个描述符来表示不同机制的可能性，我们发现在Ag（211）和Au（211）上，非Horiuti-Polanyi机制更为可取，而Horiuti-Polanyi机制在Cu（211）上占主导地位。我们进一步发现，描述符与乙炔和丁二烯氢化过程中反应中间体的吸附能线性相关，强吸附物质的氢化更可能遵循Horiuti-Polanyi机理。我们发现遵循非HP机制的概率服从Cu（211）<Au（211）<Ag（211）的顺序。我们的工作为造币金属催化的加氢反应机理提供了更全面的解释，并为开发用于选择性加氢反应的新型高性能催化剂提供了更多的理论见解。我们进一步发现，描述符与乙炔和丁二烯氢化过程中反应中间体的吸附能线性相关，强吸附物质的氢化更可能遵循Horiuti-Polanyi机理。我们发现遵循非HP机制的概率服从Cu（211）<Au（211）<Ag（211）的顺序。我们的工作为造币金属催化的加氢反应机理提供了更全面的解释，并为开发用于选择性加氢反应的新型高性能催化剂提供了更多的理论见解。我们进一步发现，描述符与乙炔和丁二烯氢化过程中反应中间体的吸附能线性相关，强吸附物质的氢化更可能遵循Horiuti-Polanyi机理。我们发现遵循非HP机制的概率服从Cu（211）<Au（211）<Ag（211）的顺序。我们的工作为造币金属催化的加氢反应机理提供了更全面的解释，并为开发用于选择性加氢反应的新型高性能催化剂提供了更多的理论见解。我们发现遵循非HP机制的概率服从Cu（211）<Au（211）<Ag（211）的顺序。我们的工作为造币金属催化的加氢反应机理提供了更全面的解释，并为开发用于选择性加氢反应的新型高性能催化剂提供了更多的理论见解。我们发现遵循非HP机制的概率服从Cu（211）<Au（211）<Ag（211）的顺序。我们的工作为造币金属催化的加氢反应机理提供了更全面的解释，并为开发用于选择性加氢反应的新型高性能催化剂提供了更多的理论见解。
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