鎳表面臺階結(jié)構(gòu)和吸附氧對甲烷解離過程影響的DFT研究.pdf

1、鎳催化劑上甲烷部分氧化反應(yīng)是近年來受到廣泛重視的合成氣生產(chǎn)新工藝，受當(dāng)前實驗手段的限制，其反應(yīng)機(jī)理尚不明確。本文采用基于密度泛函理論的量子力學(xué)計算程序DMol3，在原子尺度上計算并分析了單原子臺階結(jié)構(gòu)和吸附O原子對該過程中的基元反應(yīng)的影響，完善了反應(yīng)機(jī)理。 本文采用Ni(211)周期性模型表達(dá)鎳表面上的單原子臺階結(jié)構(gòu)，計算出CHx(x=0～4)在Ni(211)模型上不同活性位上的吸附能和空間構(gòu)型，并使用LST/QST方法得到了臺

2、階結(jié)構(gòu)上CHx(x=1～4)的解離路徑、過渡態(tài)和相應(yīng)的能量數(shù)據(jù)。計算結(jié)果表明，金屬表面臺階結(jié)構(gòu)較平臺結(jié)構(gòu)更有利于CHx物種的吸附。臺階結(jié)構(gòu)上存在能夠降低CHx解離活化能的活性位。處于臺階結(jié)構(gòu)上的特定位置時，CH4解離全過程的關(guān)鍵步驟—CH4和CH解離的活化能會大幅降低。本研究還利用Mulliken居集數(shù)分析對涉及到的反應(yīng)過程進(jìn)行了驗證說明。 本文使用Ni(111)周期性模型計算理想鎳表面上的吸附O原子對甲烷解離過程的影響，得到了