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文檔簡介
1、CH4/CO2重整反應是碳一化學中重要課題之一,對緩解能源危機、減少溫室氣體排放以及改善環(huán)境具有重要的意義。但是積碳問題一直影響著CH4/CO2重整反應催化劑的活性和穩(wěn)定性,制約著其工業(yè)化進程。實驗研究發(fā)現(xiàn)La2O3能催化CO2解離,解離產(chǎn)生的氧物種是消除積碳的關(guān)鍵物種。
本論文采用量子化學密度泛函理論(DFT)計算方法,研究了CO2在穩(wěn)定的La2O3(001)表面的解離過程,以及解離生成的O、OH物種和C物種在表面的遷移
2、過程。
通過對CO2解離的研究發(fā)現(xiàn),CO2在完美的La2O3(001)表面直接解離(CO2*→O*+CO),其解離活化能為378.4kJ·mol-1;當表面有預吸附的H存在時,CO2在完美的La2O3(001)表面先生成COOH中間體,然后生成的COOH中間體解離生成OH和CO(CO2*+H*→COOH*→OH*+CO),其速控步活化能為138.1 kJ·mol-1;當La2O3(001)表面有氧空缺存在時,CO2按如下方
3、式解離:CO2*+Ov-Surf.→CO+Surf.(Ov-Surf.表示氧空缺表面,Surf.表示完美表面)。解離的活化能為68.7 kJ·mol-1。結(jié)果表明:預吸附的H和表面氧空缺的存在都降低了CO2的解離活化能,使得CO2容易解離生成氧物種,從而使積碳消除。
我們還考察了O、OH和C物種在表面的遷移能壘。計算得到它們在完美的La2O3(001)表面遷移的活化能分別為144.8 kJ·mol-1、29.3 kJ·mo
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