氮掺杂石墨烯负载金属双原子催化剂对合成气合成C2氧化物性能调控

• 作者: 常泽海 王宝俊 凌丽霞 章日光
• 来源期刊: 化学反应工程与工艺
• 学科: 工学
• 关键词: 合成气 C2氧化物 氮掺杂石墨烯 金属双原子催化剂 密度泛函理论
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 页码范围: 534-547
• 页数: 14页
• 分类号: TQ013.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.11730/j.issn.1001-7631.2021.06.0534.14

摘要

负载型金属催化剂的催化性能主要取决于金属活性中心的设计.本工作采用密度泛函理论计算研究了氮掺杂石墨烯(NC)负载不同金属活性中心,即同核双原子(CuCu@NC,RhRh@NC和CoCo@NC)和异核双原子催化剂(CuRh@NC,RhCo@NC和CuCo@NC)上合成气合成C2氧化物反应.结果 表明:6类双原子催化剂均具有较好的稳定性;CHx生成活性顺序为CuRh@NC＞RhCo@NC＞CuCo@NC＞CuCu@NC＞RhRh@NC＞CoCo@NC,CHx生成选择性顺序为RhCo@NC＞CoCo@NC＞RhRh@NC＞CuCo@NC＞CuRh@NC＞CuCu@NC.进一步,一旦生成有利CHx中间体,CHO插入CHx能够高活性高选择性地生成C2氧化物.综合考虑催化活性和选择性,RhCo@NC是合成气合成C2氧化物的最佳催化剂,Rh抑制甲醇形成,Co促进C-O键断裂生成CHx.Rh和Co协同催化利于CH2生成,并促进C-C链增长生成C2氧化物.电子性质分析表明活性组分适中的电荷转移量有利于提高催化性能.在525 K下,从头算分子动力学(AIMD)模拟显示RhCo@NC催化剂具有高的热稳定性.