NiM双金属和γ-Al2O3的相互作用及对CO2吸附的影响.pdfVIP

第 35卷 第 4期 煤 炭 转 化 Vo1．35 No．4 2012年 1O月 COAICONVERS10N 0ct．2O12 NiM双金属和 丫一Al2o3的相互作用及 对 CO2吸附的影响 阎瑞霞D 刘红艳 ’ 王宝俊。 摘 要 用密度泛函理论 (DFT)研究了单金属 Ni及 NiMn，NiFe，NiCo和 NiCu四种双金属 与7一Al2O。之间的相互作用及其对 CO 吸附的影响．通过计算 NiM 在 MgO上结合能、电子结构 以及 CO 在 NiM／7一A12O。上 的吸 附能发现 ：NiM 和 7一AlO。之 间的作 用是 电子 的，NiM 和 丫一Al2O。之间电子的转移数 以及NiM 的d一带中心的变化能表现了NiM 和 一AlzO。之间相互作用 的强弱；NiM 和 一AlO。之间相互作用的强弱直接影响催化剂对 CO 的吸附能力，相互作用越强， CO 的吸附越强；除了NiCu／／一Al。O。，其他三种 负载型双金属对 COz的吸附能力均强于 负载的单 金属 Ni催化剂，其 中，NiFe／y-AlO。对 CO 的吸附能力最强． 关键词 金属和载体之 间的相互作用，CO 吸 附，密度泛函理论 中图分类号 TQ031．1，O647．3 化剂的载体[7]，同时，7一AlO。与吸附的金属能发生 0 引 言 MSI而影响金属 的电子结构并进一步改变催化剂 近年来 ，CH 一CO 重整制合成气一直是一个热 的活性．L8关于 Ni／y-A1O。或 改性 的Ni／y—A1zO。 门话题，此过程不仅能减少温室气体的排放 ，而且该 催化剂在实验和理论计算方面有大量研 究．_g0] 反应产生的合成气 H。／co比约为 1，有利于费托合 Juan等[1。]发现在 973K 下 ，CH 和 Co2在 Ni／ 成和液体燃料 的合成．_11金属 Ni活性高且价格低 一 AlO。与NiK／AlO。两种催化剂上 的转化率很接 廉 ，常用作重整反应中的催化剂，但是积碳 的形成会 近 ，而 NiK／A1。o。上 的积碳量却低很多．关于 CO 使 Ni催化剂失活进一步阻止工业化进程_2]，因此消 的吸附也有不少研究[1，Pan等rl用 DFT计算方 除积碳迫在眉睫．cO 解离产生的O和热解 c反应 法研究了CO 在 AlO。负载的一系列过渡态金属 生成 CO是消除积碳的有效方法之一 [3]，而 CO 的 二聚物上的吸附，发现金属和载体同时作用于 CO 吸附是第一步，也是关键步骤．而从分子水平上详细 的吸附和活化．上述研究表明，多数研究倾向于单一 了解 CO 的吸附机理能更好地帮助研究影响催化 金属与载体的作用或催化剂的应用 ，而对双金属和 剂消除积碳的关键因素．研究表明，双金属催化剂与 载体作用以及双金属催化剂与单一金属催化剂活性 机理的研究很少，对 CO 在双金属催化剂上 吸附的 相应的单一金属相 比具有更好 的活性 、稳定性和选 择性 ，因而具有更好的催化性能．[4]Wang等 比较 研究也不多．本实验采用密度泛函理论结合周期性 模型研究 了NiM(M=Mn，Fe，Co，Ni和NiCu)与7一 了4种双金属催化剂体系 Ni—M—Al。O。-MgO(M— AlO。的相互作用及其对 CO 吸附的影响，主要 目 Mn，Fe，Co和 Cu)的催化性能，发现与其他几种双