Ni族和Cu族金属上水煤气变换反应的理论研究

发布时间：2020-07-16 13:40

【摘要】：面对日益严重的能源危机,迫切需要开发一种新的可再生能源。近年来,由于氢能具有燃烧热值高、不污染环境、以及可再生等优点而受到科研工作者的青睐。同时,它也是化学工业中重要的化工原料。H_2主要来源于天然气重整及煤气化,其中含有一定量的CO,这部分CO对工业生产不利。水煤气变换反应能够有效的去除CO同时产生H_2,促进了H_2的进一步纯化或直接利用。因此,水煤气变换反应在工业中的应用非常广泛。然而,氢燃料电池发展受到传统水汽变换催化剂性能的限制,急需开发新型高效的催化剂。因此,水煤气变换反应再一次成为研究的热点。在本文中我们使用VASP软件,通过密度泛函理论研究了六个不同金属面上水煤气变换反应机理,并且对基元反应的反应热,活化能以及对应的过渡态进行了讨论。本文的主要结论如下:(1)水煤气变换反应在Ni(111)、Pd(111)、Pt(111)和Cu(111)四个面上的反应机理相同,均为氧化还原路径:CO+2H_2O→CO+2OH+2H→CO+H_2O+O+2H→CO_2+H_2O+H_2。(2)在Ag(111)和Au(111)上水煤气变换反应机理与上述的金属不同,在这两个面上走的路径是羧酸中间体路径:CO+2H_2O→CO+2OH+2H→COOH+OH+2H→CO_2+H_2O+H_2。(3)在Pd(111)、Pt(111)、Cu(111)、Ag(111)和Au(111)这五个面上,WGS反应的速控步骤均为水的分解,它们速控步骤对应的能垒分别是0.95、1.00、1.30、2.06和2.02 eV。Ni(111)面与其它面上的速控步骤不同,它的速控步骤是CO与O结合生成CO_2,对应能垒是1.32 eV。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36;TQ116.2

【参考文献】

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本文编号：2758068