CO2在La2O3(001)表面的解離.pdf

1、CH4/CO2重整反應(yīng)是碳一化學(xué)中重要課題之一，對(duì)緩解能源危機(jī)、減少溫室氣體排放以及改善環(huán)境具有重要的意義。但是積碳問(wèn)題一直影響著CH4／CO2重整反應(yīng)催化劑的活性和穩(wěn)定性，制約著其工業(yè)化進(jìn)程。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)La2O3能催化CO2解離，解離產(chǎn)生的氧物種是消除積碳的關(guān)鍵物種。
　　 本論文采用量子化學(xué)密度泛函理論(DFT)計(jì)算方法，研究了CO2在穩(wěn)定的La2O3(001)表面的解離過(guò)程，以及解離生成的O、OH物種和C物種在表面的遷移

2、過(guò)程。
　　 通過(guò)對(duì)CO2解離的研究發(fā)現(xiàn)，CO2在完美的La2O3(001)表面直接解離(CO2*→O*+CO)，其解離活化能為378．4kJ·mol-1；當(dāng)表面有預(yù)吸附的H存在時(shí)，CO2在完美的La2O3(001)表面先生成COOH中間體，然后生成的COOH中間體解離生成OH和CO(CO2*+H*→COOH*→OH*+CO)，其速控步活化能為138．1 kJ·mol-1；當(dāng)La2O3(001)表面有氧空缺存在時(shí)，CO2按如下方

3、式解離：CO2*+Ov-Surf．→CO+Surf．(Ov-Surf．表示氧空缺表面，Surf．表示完美表面)。解離的活化能為68．7 kJ·mol-1。結(jié)果表明：預(yù)吸附的H和表面氧空缺的存在都降低了CO2的解離活化能，使得CO2容易解離生成氧物種，從而使積碳消除。
　　 我們還考察了O、OH和C物種在表面的遷移能壘。計(jì)算得到它們?cè)谕昝赖腖a2O3(001)表面遷移的活化能分別為144.8 kJ·mol-1、29.3 kJ·mo