密度泛函理论研究α-MoC(100)在甲醇水蒸汽重整中的催化作用

摘要

本文通过密度泛函理论计算方法探究了α-MoC催化甲醇水蒸气重整(CH_(3)OH+H_(2)O→CO_(2)+3H_(2))反应,系统地研究了甲醇水蒸气重整反应中相关中间体的吸附行为和基本步骤的动力学.结果表明,在α-MoC(100)表面,甲醇容易裂解形成CH3O中间体,CH3O进一步脱氢为CH_(2)O.通过比较CH_(2)O和OH缔合过程和CH_(2)O直接分解过程,发现CH_(2)O和OH之间更容易形成CH_(2)OOH而不是分解成CHO和H.计算结果表明,CH_(2)OOH中间体的连续脱氢对CO_(2)有很高的选择性.相反,在α-MoC(111)表面,由于CH_(2)O中间体的强吸附使其更偏向于脱氢生成CHO,最后生成产物CO.此外,高水解离产生的OH物种可以促进中间体O--H键的断裂,并显著降低反应能垒.本文不仅揭示了α-MoC(100)晶面在甲醇水蒸气重整反应中的催化作用,也为α-MoC基催化剂的设计提供了理论指导.