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ACS Catalysis:Ni-Cu基催化劑上甲醇蒸氣重整制氫機理研究

ACS Catalysis:Ni-Cu基催化劑上甲醇蒸氣重整制氫機理研究
甲醇蒸氣重整(MSR)使用的Ni-Cu催化劑具有成本低和對CO2和H2選擇性高的優點,使其成為甲醇制氫的理想催化劑。此外,雙金屬Ni-Cu合金阻止了不良甲烷、CO和焦炭的產生。
基于此,葡萄牙波爾圖大學José L. C. Fajín(通訊作者)等人報道了通過密度泛函理論(DFT)計算研究了Ni-Cu表面的全MSR機理,進一步解釋了它們對該反應的高活性和高選擇性。
ACS Catalysis:Ni-Cu基催化劑上甲醇蒸氣重整制氫機理研究
通過研究其所有可能的反應路線,特別是在水煤氣轉換(WGS)反應之后實現甲醇分解和導致從甲醇直接形成CO2的路線,進一步了解Ni-Cu催化劑上的MSR機制。
作者還考慮了導致甲烷和焦炭形成的途徑,以找出Ni-Cu催化劑限制其形成的原因。提出的密度泛函理論(DFT)計算等理論方法用于研究各種催化表面上的不同SR路線,即 Ru(0001)、PdZn(111)、ZnCu(111)、Co(0001)和Co(111)、Cu(111)或其他TM(111)和TM(100)表面,其中TM=Ag、Au、Cu、Pt、Pd、Ir、Rh和Ni。DFT計算也已用于相反過程的研究,即CO或CO2加氫生成甲醇,顯示了Ni-Cu催化劑催化此類反應的潛力。
ACS Catalysis:Ni-Cu基催化劑上甲醇蒸氣重整制氫機理研究
此外,MSR在Ni-Cu表面的演變主要是通過催化表面上的甲醇分解,然后是WGS反應,該反應將甲醇分解獲得的CO轉化為CO2和額外的H2。甲醇直接生成CO2應是催化劑中存在梳狀表面的少數途徑。最重要的是,Ni-Cu合金抑制了甲烷和焦炭的形成,而CO物種的高解吸屏障避免了其產生。
總之,本研究收集的信息以及對這些表面上MSR反應機理的深入了解將有助于未來設計改進的Ni-Cu合金基甲醇制氫催化劑。
ACS Catalysis:Ni-Cu基催化劑上甲醇蒸氣重整制氫機理研究
Insights into the Mechanism of Methanol Steam Reforming for Hydrogen Production over Ni-Cu-Based Catalysts. ACS Catal., 2021, DOI: 10.1021/acscatal.1c03997.
https://doi.org/10.1021/acscatal.1c03997.

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