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Ni掺杂对Ni/MgO体系中电荷分配影响
  • 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:太原理工大学,山西省煤科学与技术省部共建国家重点实验培育基地,太原030024
  • 相关基金:国家自然科学基金重点支持项目(u1361202)和国家重点研发计划重点专项(2016YFB0600305)资助
中文摘要:

采用密度泛函理论(DFT)计算方法,研究了载体Ni掺杂对Ni/MgO催化剂的电子结构及其对CH_4/CO_2重整反应的影响。结果显示,随着载体Ni:Mg比的增加,CH_4解离吸附和CH_x氧化过程的反应能垒均会随之升高,CH也更容易产生热解C,从而导致催化剂的活性和稳定性的下降。通过分析重整过程的Hirshfeld电荷分配,发现金属载体之间电子转移的方向会随着载体中Ni含量的上升由载体向Ni金属转移变为由Ni金属向载体转移。当Ni金属富电子时,反应物活化时电子的转移主要发生在表层Ni原子与吸附物种之间,参与氧化的CH_x物种为CH_2;当Ni金属缺电子时,反应物活化时Ni簇的电子结构基本保持稳定,电子主要在载体表层的Ni原子与反应物之间转移,CH是主要参与氧化的CH_x物种。

英文摘要:

First-principles calculations based on density functional theory (DFT) have been used to investigate how Ni doping in the supporter impacts CH4/CO2 reforming over Ni/MgO catalysts. Ni8 clusters supported on different NixMgyO27(100) slabs (x+y= 27) have been selected to model Ni/MgO catalysts with different Ni : Mg ratio. The CH4/CO2 reforming mechanisms on different Ni8/NixMgyO27(100) slabs indicate that the energy barriers of CH4 dissociated adsorption and CHx oxidation both increase with an increase in the Ni : Mg ratio of the supporter. CH would be easily generated from the pyrolytic carbon. The electron structure analysis shows that the direction of electron transfer changes to “between metal and supporter” with increasing Ni : Mg ratio of the supporter, but not to “from supporter to metal” on pure Ni/MgO. When the Ni cluster is negative, electron transfer occurs between adsorbed species and Ni atoms in the surface layer of the Ni cluster, and CH2 is the main species for CHx oxidation. When the Ni cluster is positive, its Hirshfeld is stable, electron transfer occurs between adsorbed species and Ni atoms in the surface layer of the NiO-MgO solid solution, and CH is the main oxidative species. The electron deficiency of the Ni cluster is the reason for the poor catalytic performance of Ni/MgO with a high Ni doping ratio.

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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