Pd-Cu催化剂上吸附O强化甲烷活化机理研究

甲烷催化燃烧相比较传统燃烧有燃烧温度低,清洁以及高效的优点,在天然气汽车、固体氧化物燃料电池等多个领域具有较好的应用前景.为了揭示甲烷在不同掺杂比的Pd-Cu团簇上的脱氢机理,本研究采用密度泛函理论(DFT)对CH4*在不同团簇上的直接脱氢和O辅助脱氢进行计算.计算结果表明,Pd原子的掺杂提高了 Cu(111)表面的吸附能力,在直接脱氢过程中,Pd的掺杂不仅使能垒由2.56 eV降低到2.43 eV,而且使速率控制步骤由CH*+*→C*+H*变为CH4*+*→CH3*+H*.预吸附O能够显著降低甲烷脱氢的能垒,速率控制步骤均为CH4*+O*→CH3*+OH*,甲烷在团簇上O辅助脱氢的最高能垒的大小为Cu(111)(1.56eV)＞Pd6Cu(111)(1.44eV)＞Pd2Cu(111)(1.38 eV),Pd的添加对于直接脱氢和O辅助脱氢的性能都有所提升.