北化工Nature子刊:乙醇蒸汽重整中的强双金属-载体相互作用 2023年10月4日 上午12:30 • 头条, 百家, 顶刊 • 阅读 4 非均相催化剂中的金属-载体相互作用(MSI)在再生氢重整反应中起着至关重要的作用,但传统的催化剂对象仅限于单一金属和载体。基于此,北京化工大学卫敏教授、张建博士、杨宇森博士和北京化工大学/浙江大学肖丰收教授等人报道了一类RhNi/TiO2催化剂,其具有可调的RhNi-TiO2强双金属-负载相互作用(SBMSI),来源于RhNi-层状双氢氧化物(RhNiTi-LDHs)前体的结构拓扑转变。 所制得的0.5RhNi/TiO2催化剂(Rh为0.5 wt.%)在乙醇蒸汽重整(ESR)反应中表现出优异的催化性能,H2收率为61.7%,H2产率为12.2 L h−1 gcat−1,操作稳定性达到300 h,优于现有催化剂。 通过DFT计算,作者研究了乙醇脱氢和乙醛分解的反应能垒。根据计算结果,Ni8/TiO2-x和Rh1Ni7/TiO2-x体系中乙醇脱氢的最佳路径为CH3CH2OH→CH3CH2O*→CH3CHO*→CH3CO*,CH3CO*发生C-C断键生成CH3*和CO。 对于CO的流重整反应机理主要包括四个步骤:(1)CO分子在Rh1Ni7/TiO2-x的两个Ni原子和一个Rh原子附近的空心位置进行活化吸附,与三个Ni原子相邻(Ni8/TiO2-x),然后解离生成C和O,再与另一个CO分子发生歧化反应生成CO2和C物种;(2)H2O分子在界面氧空位处发生活化吸附,解离成活性羟基和氧;(3)H2O解离产生的氢与C物种结合生成CH片段,CH片段被活性氧攻击生成HCOO-中间体;(4)甲酸酯分解生成CO2和H2。结果表明,在Rh1Ni7/TiO2-x和Ni8/TiO2-x催化剂上,HCOO-中间体的形成是决定反应速率的步骤,其能垒分别为2.36 eV和2.79 eV。 此外,对于CHx的蒸汽重整过程,甲基的连续脱氢首先发生在Ni和RhNi双金属位点表面,生成CH片段,然后是CH向HCOO-转化的类似过程。C/CH片段生成甲酸酯在Rh1Ni7/TiO2-x和Ni8/TiO2-x催化剂上的能垒分别为2.36和2.79 eV,远远大于乙醇脱氢和乙醛分解,表明CO和CHx的转化是关键步骤。 特别是,Rh1Ni7/TiO2-x上相对于Ni8/TiO2-x的反应能垒较低,证实了在双金属载体界面位点上的ESR反应得到了促进。 A strong bimetal-support interaction in ethanol steam reforming. Nat. Commun., 2023, DOI: 10.1038/s41467-023-38883-x. 原创文章,作者:Gloria,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/04/1aeedea503/ 催化 赞 (0) 0 0 生成海报 相关推荐 上科大最新JACS:从热力学角度,应使用哪些金属介导氮气和氢气电合成氨? 2024年4月16日 【电池】武大曹余良教授Nano Energy 人工SEI助力钠离子电池商用化进程 2023年11月13日 俩博士相亲,第一反应是查对方发多少SCI,学傻了是怎样一种体验? 2023年10月24日 南开大学袁忠勇EES综述:用于AEMFCs的氢氧化电催化剂! 2024年5月9日 ACS Cent. Sci.: MOF金属氧簇上Brønsted酸位的剪裁与识别 2023年10月21日 Appl. Catal. B.: TiO2表面酸性/碱性中心和氧化还原位点在光催化CO2还原中的作用 2023年10月18日 发表回复 请登录后评论...登录后才能评论 提交