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相似文献
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1.
傅钢  吕鑫  徐昕  万惠霖 《分子催化》2001,15(6):484-486
应用UBI-QEP方法, 估算了CO2-在金属表面的吸附热, 并计算了CO2在Cu(111)、Pd(111)、Fe(111)、Ni(111)表面的各种反应途径的活化能垒. 结果表明, CO2-在4种过渡金属表面相对的稳定性和CO2解离吸附的活性顺序一致,均为Fe>Ni>Cu>Pd. 说明CO2-可能是CO2解离吸附的关键中间体. 在Cu、Pd、Ni表面上, CO2解离吸附的最终产物是CO,而在Fe表面其最终会解离成C和O. 在Cu、Fe、Ni表面, CO2加氢活化是一种有效模式, 而在Pd上则不容易进行. 在Cu和Pd表面,碳酸盐物种也可能是CO2活化的重要中间体.  相似文献   

2.
利用密度泛函理论对Cu(111)及Cu2O(111)表面上草酸二甲酯加氢副产物1,2-丙二醇(1,2-PDO)的生成机理进行了探究,计算了两种表面上1,2-PDO生成的不同反应路径基元步骤的热力学数据以及所涉及物种的吸附行为,进行了局域态密度以及差分电荷密度分析,阐明了铜催化剂的主要活性位点及1,2-PDO生成的主要路径。结果表明,1,2-PDO主要由乙二醇和甲醇于Cu2O(111)表面通过Guerbet醇缩合反应生成,具体包括醇脱氢、羟醛缩合以及不饱和醛加氢三个过程。Cu2O(111)表面Cuus+及Osuf-位点形成的Lewis酸碱对能够促进反应物、产物及反应中间体的吸附且对于1,2-PDO生成过程的整体催化活性更高。Cu2O(111)表面的Osuf-位点是醇类脱氢生成醛、羟醛缩合过程中生成烯醇物种以及不饱和醛类中间体加氢的主要活性中心,而C-C偶联反应则发生在Cu...  相似文献   

3.
采用密度泛函理论(DFT)研究糠醛在最稳定Pd/Cu(111)双金属表面上的吸附构型和糠醛脱碳及加氢的反应机理。结果表明,当糠醛初始吸附于O_3-Pd-top、O_7-Cu-hcp位时,吸附构型最稳定,其吸附能为73.4 kJ/mol。糠醛在Pd/Cu(111)双金属表面上更易发生脱碳反应。对于糠醛脱碳反应,所需活化能较低,各个基元反应均为放热反应,糠醛更易先失去支链上的H形成(C_4H_3O)CO,然后中间体脱碳加氢得到呋喃,其中,C_4H_3O加氢生成呋喃所需活化能(72.6 kJ/mol)最高,是反应的控速步骤。对于加氢反应,糠醛与首个氢原子的反应需要最大的活化能(290.4 kJ/mol),是反应的限速步骤。  相似文献   

4.
SnO_2-SiO_2负载Cu、Ni催化剂的CO_2加氢反应性能   总被引:1,自引:1,他引:0  
采用表面反应改性法制备了SnO2 SiO2 (SnSiO)表面复合物载体 ,用等体积浸渍法制备了SnSiO担载的Cu Ni双金属催化剂。借助BET、XRD、TPR、IR和微反等技术研究了SnSiO及其负载的Ni、Cu双金属催化剂的表面构造、化学吸附及CO2 加氢反应性能。结果表明 :SnSiO是SnO2 单分子层价联于SiO2 表面的复合氧化物 ,仍保持类似SiO2载体的孔结构和比表面 ;SnO2 引入SiO2 表面后可以有效地促进CuO、NiO的还原 ,还原后成为负载在SnSiO载体表面的Cu Ni合金 ;CO2 在负载型Cu Ni合金表面Cu或表面Ni位上发生化学吸附 ,形成线式和剪式吸附态 ;CO2 在催化剂上的加氢反应产物主要是CH3 OH、CH4 、CO和H2 O ,生成CH3 OH的选择性与催化剂组成及反应条件密切相关。Cu Ni催化剂 ,在 0 5MPa ,170℃ ,H2 /CO2 (mol/mol)为 3的条件下 ,CH3 OH的选择性达到 84 6 %。  相似文献   

5.
采用催化加氢的方式将CO2转化为甲醇,既可以减少CO2排放,又制备了化学品,该反应具有重要的研究意义.氧化铟(In2O3)作为CO2加氢制甲醇催化剂,由于其较高的CO2活化能力和甲醇选择性,被科研工作者广泛研究.其中,将具有良好解离H2能力的过渡金属元素引入In2O3(M/In2O3)是有效提高催化剂性能的策略之一,然而,M/In2O3体系催化CO2加氢反应机理及活性位点仍不清楚.本文引入Co制备了In-Co二元金属氧化物催化剂应用于CO2加氢制甲醇,结果表明,相较于In2O3,In-Co催化剂性能有很大提升,其中In1-Co4催化剂上甲醇时空产率(9.7 mmol·gcat-1 h-1)是In2O3(2.2 mmol·gcat-1 h-1)的近5倍(反应条件:P=4.0 MPa,T=300℃,GHSV=24000 cm3 STP gcat-1 h-1,H2/CO2=3).值得注意的是,尽管Co是金属元素的主体,In-Co催化剂中Co催化CO2甲烷化的活性受到明显抑制.本文还通过多种技术系统研究了催化剂结构与反应选择性转变间的关系.采用电感耦合等离子体发射光谱、粉末X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱和透射电子显微镜等对催化剂结构以及表面性质进行了表征.结果表明,在H2还原气氛诱导下,In-Co催化剂表面发生重构,形成以CoO为核,以In2O3为壳的核壳结构,其在高压反应后仍能保持稳定;更重要的是,该核壳结构可以显著增强In-Co催化剂吸附及活化CO2的能力.CO2加氢反应动力学研究表明,Co催化剂上H2分压对CO2加氢为零级反应,而H2分压在In-Co上的反应级数为正数;In-Co催化剂上,CO2分压的反应级数接近于零,表明CO2及其衍生物在In-Co的表面吸附饱和,但在纯Co上,则不会发生这种饱和吸附.通过原位DRIFTS研究了催化反应路径和关键中间物种的吸附及反应行为,发现CO2加氢在纯Co和In-Co上的催化机理均遵循甲酸盐路径.在该催化路径中,CO2首先加氢为甲酸盐(*HCOO)物种,随后加氢为甲氧基(*CH3O).*CH3O在Co催化剂上进一步加氢生成CH4,而*CH3O在In-Co催化剂上则会脱附生成CH3OH.根据表征结果,本文认为,在还原性气氛下,In-Co发生了重构并生成表面富In2O3的核壳状结构,显著提高了催化剂对CO2和含碳物种的吸附能力.Co和In-Co催化剂对CO2加氢反应选择性的差异归因于催化剂对CO2和对*HCOO等含碳中间物种的吸附稳定性不同.CO2及其衍生的含碳中间物种在In-Co催化剂上的吸附能力比在Co催化剂上强,形成了较合适的催化剂表面C/H比,从而使*CH3O能够脱附为CH3OH,而不是进一步加氢为CH4.综上,本文研究为高活性In-Co催化剂体系在CO2加氢反应中的催化机理及行为提供了解释,为金属-氧化铟(M-In2O3)催化剂体系的设计提供了参考.  相似文献   

6.
李赣  罗文华  陈虎翅 《物理化学学报》2011,27(10):2319-2325
采用广义梯度密度泛函理论研究了0.25ML覆盖度下CO2在α-U(001)表面上的吸附和解离,得到了CO2的稳定吸附构型和吸附能,确定了CO2的解离过渡态和解离能垒,探讨了CO2与表面U原子的相互作用本质.结果表明CO2趋向以C(O)-U多键结合方式在α-U(001)面发生强化学吸附,吸附能为1.24-1.67 eV;C-O键的活化程度依赖于表面电子向CO2发生转移的程度.CO2与表面U原子的相互作用主要来自于U原子电子向CO2最低空轨道(LUMO)2πu转移,以及CO2πu/1πg/3σu-U 6d轨道间杂化而生成新的化学键.以形成3个C-U键和6个O-U键模式在穴位1和穴位2上发生吸附的CO2(H1-C3O6和H2-C3O6)的解离吸附能分别为3.15和3.13 eV,解离能垒分别为0.26和0.36 eV,预示着吸附CO2分于易于解离形成CO分子和O原子.  相似文献   

7.
采用催化加氢的方式将CO2转化为甲醇,既可以减少CO2排放,又制备了化学品,该反应具有重要的研究意义.氧化铟(In2O3)作为CO2加氢制甲醇催化剂,由于其较高的CO2活化能力和甲醇选择性,被科研工作者广泛研究.其中,将具有良好解离H2能力的过渡金属元素引入In2O3(M/In2O3)是有效提高催化剂性能的策略之一,然而,M/In2O3体系催化CO2加氢反应机理及活性位点仍不清楚.本文引入Co制备了In-Co二元金属氧化物催化剂应用于CO2加氢制甲醇,结果表明,相较于In2O3,In-Co催化剂性能有很大提升,其中In1-Co4催化剂上甲醇时空产率(9.7 mmol·gcat-1 h-1)是In2O3(2.2 mmol·gcat-1 h-1)的近5倍(反应条件:P=4.0 MPa,T=300℃,GHSV=24000 cm3 STP gcat-1 h-1,H2/CO2=3).值得注意的是,尽管Co是金属元素的主体,In-Co催化剂中Co催化CO2甲烷化的活性受到明显抑制.本文还通过多种技术系统研究了催化剂结构与反应选择性转变间的关系.采用电感耦合等离子体发射光谱、粉末X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱和透射电子显微镜等对催化剂结构以及表面性质进行了表征.结果表明,在H2还原气氛诱导下,In-Co催化剂表面发生重构,形成以CoO为核,以In2O3为壳的核壳结构,其在高压反应后仍能保持稳定;更重要的是,该核壳结构可以显著增强In-Co催化剂吸附及活化CO2的能力.CO2加氢反应动力学研究表明,Co催化剂上H2分压对CO2加氢为零级反应,而H2分压在In-Co上的反应级数为正数;In-Co催化剂上,CO2分压的反应级数接近于零,表明CO2及其衍生物在In-Co的表面吸附饱和,但在纯Co上,则不会发生这种饱和吸附.通过原位DRIFTS研究了催化反应路径和关键中间物种的吸附及反应行为,发现CO2加氢在纯Co和In-Co上的催化机理均遵循甲酸盐路径.在该催化路径中,CO2首先加氢为甲酸盐(*HCOO)物种,随后加氢为甲氧基(*CH3O).*CH3O在Co催化剂上进一步加氢生成CH4,而*CH3O在In-Co催化剂上则会脱附生成CH3OH.根据表征结果,本文认为,在还原性气氛下,In-Co发生了重构并生成表面富In2O3的核壳状结构,显著提高了催化剂对CO2和含碳物种的吸附能力.Co和In-Co催化剂对CO2加氢反应选择性的差异归因于催化剂对CO2和对*HCOO等含碳中间物种的吸附稳定性不同.CO2及其衍生的含碳中间物种在In-Co催化剂上的吸附能力比在Co催化剂上强,形成了较合适的催化剂表面C/H比,从而使*CH3O能够脱附为CH3OH,而不是进一步加氢为CH4.综上,本文研究为高活性In-Co催化剂体系在CO2加氢反应中的催化机理及行为提供了解释,为金属-氧化铟(M-In2O3)催化剂体系的设计提供了参考.  相似文献   

8.
利用密度泛函理论研究了CO2在Fe3O4(111)表面Fetet1和Feoct2两种终结的吸附行为。在Fetet1终结表面,当覆盖度为1/5 ML时,CO2倾向于线性吸附;而在高覆盖度下,弯曲的CO2与表面O作用形成CO32-结构。在Feoct2终结表面,CO2倾向于弯曲吸附,在1/6 ML和1/3 ML覆盖度时都可以形成CO32-和-COO结构。覆盖度对Fetet1终结的表面影响很弱,但是对Feoct2终结的表面影响很大。从热力学上来说,CO2在Feoct2终结表面的吸附要比Fetet1终结表面更有利。  相似文献   

9.
采用表面反应改性法制备了V2O5 SiO2(VSiO)表面复合物 ,用等体积浸渍法制备了VSiO担载的Cu Ni双金属催化剂 ,用IR、TPD、TPSR和微反技术研究了CO2 和CH3OH在催化剂表面上的化学吸附与反应性能.结果表明,在Cu Ni/VSiO催化剂上存在着金属位Cu Ni合金、Lewis酸位Vn 和Lewis碱位V=O三类活性中心 ;CO2 在金属位和Lewis酸位协同作用下可生成CO2卧式吸附态M -(CO) -O→Vn ,此吸附态在138℃左右可解离成M -CO和V=O ;CH3OH在Lewis酸位和Lewis碱位协同作用下可形成解离吸附态V -OCH3和V -OH ;CO2 和CH3OH在Cu Ni/VSiO催化剂表面上的反应产物主要为碳酸二甲酯(DMC)、CH2O、CO和H2O ,其生成DMC的选择性在85%以上.  相似文献   

10.
甲硫醇、甲醇在金属表面上的分解反应性能比较研究   总被引:2,自引:1,他引:1  
用键级守恒-Morse势法比较了XH3SH、CH3OH在Ni(111)、Pt(111)和Cu(111)面上的热分解反应性能.结果表明,由Ni至Pt再至Cu,CH3SH中C-S键断裂几率降低,而S-H键裂相对几率增加,而在Cu上仅发生S-H键裂.CH3OH在Ni上易解离为CH3和CH3O-,在Pt、Cu上则较难解离.按Ni、Pt、Cu的顺序,CH3S-选择性断裂C-S键的几率增加,而CH3O-则选择性断裂C-H键的几率增加.CH3XH、CH3X-(X=O,S)解离活化能垒依Ni、Pt、Cu的顺序增加,CH3OH在Ni上最终解离为CO,而在Cu上则解离为H2CO.  相似文献   

11.
The heat of adsorption and sticking probability of CO on well-defined Pd nanoparticles were measured as a function of particle size using single crystal adsorption microcalorimetry. Pd particles of different average sizes ranging from 120 to 4900 atoms per particle (or from 1.8 to 8 nm) and Pd(111) were used that were supported on a model in situ grown Fe(3)O(4)/Pt(111) oxide film. To precisely quantify the adsorption energies, the reflectivities of the investigated model surfaces were measured as a function of the thickness of the Fe(3)O(4) oxide layer and the amount of deposited Pd. A substantial decrease of the binding energy of CO was found with decreasing particle size. Initial heat of adsorption obtained on the virtually adsorbate-free surface was observed to be reduced by about 20-40 kJ mol(-1) on the smallest 1.8 nm sized Pd particles as compared to the larger Pd clusters and the extended Pd(111) single crystal surface. This effect is discussed in terms of the size-dependent properties of the Pd nanoparticles. The CO adsorption kinetics indicates a strong enhancement of the adsorbate flux onto the metal particles due to a capture zone effect, which involves trapping of adsorbates on the support and diffusion to metal clusters. The CO adsorption rate was found to be enhanced by a factor of ~8 for the smallest 1.8 nm sized particles and by ~1.4 for the particles of 7-8 nm size.  相似文献   

12.
A method is proposed for predicting comparative catalytic activity. This method includes the following stages: (1) formulation of a general reaction mechanism that is applicable to the whole series of catalysts, (2) calculation of the Arrhenius activation energies and the preexponential factors, and (3) kinetic simulations for the preset conditions. The method is illustrated by the model water-gas shift reaction (WGSR) CO + H2O = CO2 + H2 and a series of catalytic single crystalline surfaces Cu(111), Ag(111), Au(111), Ni(111), Pd(111), Pt(111), and Fe(110). The mechanism is formulated using the computer program MECHEM. The activation energies are calculated using the UBI-QEP method. The reaction kinetics is simulated for a plug-flow reactor. The following series of the catalytic activity is obtained: Cu(111) > Ni(111) > Fe(111) > Pt(111), Pd(111) > Ag(111) > Au(111).__________Translated from Kinetika i Kataliz, Vol. 46, No. 4, 2005, pp. 543–549.Original Russian Text Copyright © 2005 by Zeigarnik, Callaghan, Datta, Fishtik, Shustorovich.  相似文献   

13.
采用密度泛函理论(dFT)考察了Pt(100)、(110)、(111)三种表面氢原子的吸附行为, 计算了覆盖度为0.25 ML时氢原子在Pt 三种表面和M-Pt(111)双金属(M=Al, Fe, Co, Ni, Cu, Pd)上的最稳定吸附位、表面能以及吸附前后金属表面原子层间弛豫情况. 分析了氢原子在不同双金属表面吸附前后的局域态密度变化以及双金属表面d 带中心偏离费米能级的程度并与氢吸附能进行了关联. 计算结果表明, 在Pt(100), Pt(110)和Pt(111)表面, 氢原子的稳定吸附位分别为桥位、短桥位和fcc 穴位. 三种表面中以Pt(111)的表面能最低, 结构最稳定. 氢原子在不同M-Pt(111)双金属表面上的最稳定吸附位均为fcc 穴位, 其中在Ni-Pt 双金属表面的吸附能最低, Co-Pt 次之. 表明氢原子在Ni-Pt 和Co-Pt 双金属表面的吸附最稳定. 通过对氢原子在M-Pt(111)双金属表面吸附前后的局域态密度变化的分析, 验证了氢原子吸附能计算结果的准确性. 掺杂金属Ni、Co、Fe 的3d-Pt(111)双金属表面在吸附氢原子后发生弛豫, 第一层和第二层金属原子均不同程度地向外膨胀. 此外, 3d金属的掺入使得其对应的M-Pt(111)双金属表面d带中心与Pt 相比更靠近费米能级, 吸附氢原子能力增强, 表明3d-Pt系双金属表面有可能比Pt具有更好的脱氢活性.  相似文献   

14.
采用广义梯度近似(GGA)密度泛函理论(DFT)的PW91方法结合周期性模型, 在DNP基组下, 利用Dmol3模块研究了CO和H2在真空和液体石蜡环境下在Cu(111)表面上不同位置的吸附. 计算结果表明, 溶剂化效应对H2和CO的吸附结构参数和吸附能的影响非常显著. 在液体石蜡环境下, H2平行吸附在Cu(111)表面是解离吸附, 而CO 和H2在两种环境下的垂直吸附都是非解离吸附. 相比真空环境吸附, 在液体石蜡环境中, Cu(111)吸附CO时, 溶剂化效应能够提高CO吸附的稳定性, 同时有利于CO的活化. 在真空中, H2只能以垂直方式或接近垂直方式吸附在Cu(111)表面. 当Cu(111)顶位垂直吸附H2, 相比真空环境吸附, 溶剂化效应能够提高H2吸附的稳定性, 但对H2的活化没有明显影响. Cu(111)表面的桥位或三重穴位(hcp和fcc)垂直吸附H2时, 溶剂化效应能明显提高H2的活化程度, 但降低H2的吸附稳定性; 在液体石蜡中, 当H2平行Cu(111)表面吸附时, 溶剂化效应使H—H键断裂, 一个H原子吸附在fcc位, 另一个吸附在hcp位.  相似文献   

15.
The adsorption and thermal desorption of Zn and ZnO on Pd(111) was studied in the temperature range between 300 and 1300 K with TDS, LEED, and CO adsorption measurements. At temperatures below 400 K, multilayer growth of Zn metal on the Pd(111) surface takes place. At a coverage of 0.75 ML of Zn, a p(2 x 2)-3Zn LEED structure is observed. Increasing the coverage to 3 ML results in a (1 x 1) LEED pattern arising from an ordered Zn multilayer on Pd(111). Thermal desorption of the Zn multilayer state leads to two distinct Zn desorption peaks: a low-temperature desorption peak (400-650 K) arising from upper Zn layers and a second peak (800-1300 K) originating from the residual 1 ML Zn overlayer, which is more strongly bound to the Pd(111) surface and blocks CO adsorption completely. Above 650 K, this Zn adlayer diffuses into the subsurface region and the surface is depleted in Zn, as can be deduced from an increased amount of CO adsorption sites. Deposition of >3 ML of Zn at 750 K leads to the formation of a well-ordered Pd-Zn alloy exhibiting a (6 x 4 square root 3/3)rect. LEED structure. CO adsorption measurements on this surface alloy indicate a high Pd surface concentration and a strong reduction of the CO adsorption energy. Deposition of Zn at T > 373 K in 10(-6) mbar of O2 leads to the formation of an epitaxial (6 x 6) ZnO overlayer on Pd(111). Dissociative desorption of ZnO from this overlayer occurs quantitatively both with respect to Zn and O2 above 750 K, providing a reliable calibration for both ZnO, Zn, and oxygen coverage.  相似文献   

16.
Periodic density functional theory calculations have been performed to investigate the chemisorption behavior of CO_2 molecule on a series of surface alloys that are built by dispersing individual middle-late transition metal(TM) atoms(TM = Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt, Au) on the Cu(100) and Cu(111) surfaces. The most stable configurations of CO_2 chemisorbed on different TM/Cu surfaces are determined, and the results show that among the late transition metals, Co, Ru, and Os are potentially good dopants to enhance the chemisorption and activation of CO_2 on copper surfaces. To obtain a deep understanding of the adsorption property, the bonding characteristics of the adsorption bonds are carefully examined by the crystal orbital Hamilton population technique, which reveals that the TM atom primarily provides d orbitals with z-component, namely d_z~2, d_(xz), and d_(yz) orbitals to interact with the adsorbate.  相似文献   

17.
采用密度泛函理论,对Pt(111)和Pt3Ni(111)表面上CO和O的单独吸附、共吸附以及CO的氧化反应进行了系统的研究. 结果表明, Pt3Ni(111)表面上CO的吸附弱于Pt(111)表面, O的吸附明显强于Pt(111)表面. 两个表面表现出相似的CO催化氧化活性. 表面Ni的存在不但稳定了O的吸附,同时也降低了过渡态O的能量.  相似文献   

18.
By performing with density functional theory(DFT) method, the detailed adsorption process and the catalytic decarbonylation mechanisms of furfural over Pd(111) and M/Pd(111)(M = Ni, Cu, Ru) surfaces toward furan were clarified. The results of atomic size factor, formation energy and d-band center showed that Ru/Pd(111) surface was the most stable and active. The adsorption energies of furfural on the different surfaces followed the order Ru/Pd(111) Cu/Pd(111) Pd(111) Ni/Pd(111). After analyzing Mulliken atomic charge population and the deformation density, we can find that on Ru/Pd(111) surface, the number of charge transfer was the most and the interaction was the strongest. Therefore, its adsorption energy was the highest. Furthermore, the furfural decarbonylation pathway is more kinetically feasible on bimetallic surface, and the reaction is the most likely to occur on Ru/Pd(111).  相似文献   

19.
基于密度泛函理论, 采用广义梯度近似方法结合周期平板模型, 对Cu2O(111)非极性表面上CO和CH3O的吸附和共吸附进行了系统的研究. 计算了CO以4种吸附模式和CH3O以O端在Cu2O(111)表面上的吸附, 通过对不同吸附位置的吸附能、几何构型参数和Mulliken电荷的计算和比较发现, Cu2O(111)表面上配位未饱和铜离子(CuCUS)为CO的活性吸附位; 配位饱和铜离子(CuCSA)为CH3O的活性吸附位. CO和CH3O吸附于Cu2O(111)表面后, 表面弛豫现象明显改善. CO和CH3O与Cu2O(111)表面能够形成共吸附体系, CO和CH3O之间的相互作用力达到75.89 kJ/mol, 为典型的化学作用, 有助于促进CO和CH3O反应形成表面物种CH3OCO, 计算结果与实验事实一致.  相似文献   

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