首页 > 行业资讯 > 杨小峰/张天雨ACS Catalysis：计算+实验！揭示Ru基催化剂上CO2甲烷化的内在机理

杨小峰/张天雨ACS Catalysis：计算+实验！揭示Ru基催化剂上CO2甲烷化的内在机理

时间：2023-09-04 来源： 浏览：

杨小峰/张天雨ACS Catalysis：计算+实验！揭示Ru基催化剂上CO2甲烷化的内在机理

慕瑾 催化开天地
催化开天地

catalysisworld

催化开天地（Catalysis Opens New World），分享催化基本知识，关注催化前沿研究动态，我们只专注于催化！

收录于合集
【做计算 找华算】 理论计算助攻顶刊，10000+成功案例，全职海归技术团队、正版商业软件版权！
经费预存选华算，高至15%预存增值！
CO 2 甲烷化不仅为减少CO 2 排放，而且为天然气工业中的氢能储存和甲烷利用提供了有效途径。其中，金属Ru在CO 2 甲烷化反应中表现出优异的活性和选择性，因此人们对Ru基催化剂上CO 2 甲烷化反应的催化机理进行了大量的研究。Ru纳米粒子的尺寸在Ru基纳米催化中起着至关重要的作用，并且Ru的金属尺寸直接受载体的控制。当以可还原氧化物为载体时，强烈的金属-载体相互作用以及可还原氧化物可能参与的CO 2 活化作用使得Ru纳米催化剂的催化性能发生变化。因此，由于实际催化剂中金属尺寸和载体效应的共同作用，Ru纳米催化剂上CO 2 甲烷化的真正活性中心和相应的催化机理仍然难以捉摸。
近日， 中国科学院大连化物所杨小峰 和 北京林业大学张天雨 等以惰性SiC作为载体合成了Ru模型纳米催化剂(Ru/SiC)，然后利用原子层沉积技术(ALD)沉积氧化铝来调控CO 2 甲烷化反应的金属活性位点。密度泛函理论(DFT)计算表明，Ru纳米催化剂在CO 2 甲烷化反应中的催化行为与Ru纳米颗粒通过HCOO*中间体进一步甲烷化所暴露的(0001)台阶位点有关，并且Al 2 O 3 优先沉积在(101)表面和B5位点。
此外，微观动力学模拟结果表明，H 2 和CO 2 在Ru表面的竞争活化削弱了催化剂的CO 2 转化反应活性，而在CO 2 甲烷化反应中，由于中间产物的毒化作用，Ru纳米催化剂的(101)表面加氢能力较低，对CO 2 转化的贡献较小。同时，氧化铝层的存在也提高了钌纳米催化剂的抗团聚能力，使其在高温预处理条件下仍能保持催化活性。
实验结果表明，在Ru纳米催化剂上，CO 2 加氢可以在250 °C下开始。在Ru/SiC和氧化铝包覆的xAl-Ru/SiC催化剂(x<70)上可以获得优异的CO 2 反应活性和CH 4 选择性(>98%)；同时，70Al-Ru/SiC催化剂的CO 2 转化率略有下降，而100Al-Ru/SiC催化剂的CO 2 转化率几乎是70Al-Ru/SiC催化剂的2倍。此外，研究人员在350 °C下对Ru/SiC和50Al-Ru/SiC催化剂进行了CO 2 加氢反应。
结果显示，这两种催化剂具有良好的CO 2 转化率，并且在连续反应过程中具有良好的长期稳定性；并且，50Al-Ru/SiC在反应后的Ru颗粒的尺寸没有明显变化，表面晶面和Al 2 O 3 覆盖层几乎保持完整。综上，该项研究证明了纳米Ru催化剂上CO 2 甲烷化反应具有结构反应性，并且反应动力学对CO 2 甲烷化反应机理有重要影响。
Intrinsic Mechanism for Carbon Dioxide Methanation over Ru-Based Nanocatalysts. ACS Catalysis, 2023. DOI: 10.1021/acscatal.3c02502
【做计算 找华算】 华算科技专注DFT代算服务、正版商业软件版权、全职海归计算团队，10000+成功案例！Nature Catalysis、JACS、Angew.、AM、AEM、AFM等狂发顶刊， 好评如潮！
计算内容涉及OER、HER、ORR、CO 2 RR、NRR自由能 台阶图 、火山理论、d带中心、 反应路径、掺杂、缺陷、表面能、吸附能 等 。
添加下方微信好友，立即咨询 ：

电话/微信：13622327160

  点击阅读原文，立即咨询计算！

版权：如无特殊注明，文章转载自网络，侵权请联系cnmhg168#163.com删除！文件均为网友上传，仅供研究和学习使用，务必24小时内删除。
相关推荐
热门信息