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Ni的化学态对甲烷部分氧化反应机理的影响:能学分析
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]固体表面物理化学国家重点实验室,醇醚酯清洁化工生产国家工程实验室,福建省理论计算化学重点实验室,厦门大学化学化工学院,福建厦门361005
  • 相关基金:国家自然科学基金(21033006,20923004),福建省自然科学基金(2007J0168)及国家重点基础研究发展规划项目(973)(2010CB732303)资助
中文摘要:

采用键指数归一-平方势(UBI—QEP)法对不同化学态Ni上甲烷部分氧化反应中各可能基元步骤进行了能学计算研究.结果表明,反应的速度控制步骤与金属Ni的化学态有关.还原态Ni上CO形成的反应速度控制步骤为表面上CHs与O物种间的缔合,而带部分正电荷的NI上CO形成的反应速度控制步骤则为甲烷氧助解离形成表面CHxO物种.还原态和带部分正电荷的Ni中心在表面上共存时,反应的速度控制步骤将取决于表面CH3形成与表面CH3、O物种缔合两反应间的竞争,其竞争的强弱涉及Ni的化学态.此外,反应活性中心向正电荷的Ni转化时,会导致表面C和O及H和H物种缔合的活化能显著降低,有利于CO、H2的形成,而表面CH。物种解离则变得不容易。表面积炭受到明显的抑制.

英文摘要:

An energetics analysis of the possible elementary steps involved in the partial oxidation of methane (POM) over different chemical states of Ni was carried out using the unity bond index-quadratic exponential potential (UBI-QEP) method. The results show that the rate determining step for the partial oxidation mechanism of methane is related to the chemical state of the Ni. Over reduced Ni the rate determining step for CO formation is the association of surface CH3 species with surface O species. Over a partial positive charged Ni surface the rate determining step is that methane dissociates into the CHxO species with the assistance of oxygen. Over the reduced and partial positive charged Ni sites in coexistence, however, the rate determining step depends on the competition between the formation of surface CH3 species and the recombination of surface CH3 species with surface O species. This competition is related to the chemical states of the Ni sites. If the partial positive charged Ni sites are predominant on the surface, the recombination of surface C species with surface O species and the recombination of surface H atom species favor CO and H2 formation because of decreasing barriers. The surface CHx species does not dissociate easily and surface carbon deposition is significantly inhibited.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781