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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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Ni,Pd,Pt负载α-MoC催化水煤气变换反应理论

作者(Author):

  • 史肖
  • 邹雪燕
  • 黄伟
  • 左志军

作者单位:

  • 太原理工大学 省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室
  • 太原理工大学 煤科学与技术教育部重点实验室

关键词:

  • 水煤气变换
  • Ni/α-MoC
  • Pt/α-MoC
  • Pd/α-MoC
  • 密度泛函理论
  • 动力学蒙特卡洛
  • 摘要
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氢能因清洁高效、可再生等优点,被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。水煤气变换反应是工业上常用的反应,在将CO废气回收利用的同时也是一种重要的制氢手段,具有治理环境和节能减排的双重优点。α-MoC作为一种催化载体,显示出优异的特性。Pd,Ni,Pt基催化剂是水煤气变换反应常用的催化剂。为了进一步了解α-MoC载体在水煤气变换反应中的作用和其负载不同金属时的催化性能,密度泛函理论和动力学蒙特卡洛方法考察了Ni4/α-MoC(111),Pd4/α-MoC(111)和Pt4/α-MoC(111)上的反应机理和活性。研究结果显示,在Ni4/α-MoC(111)和Pd4/α-MoC(111),水煤气变换反应为氧化还原路径:CO直接与H2O分解产生的氧结合,生成CO2;在Pt4/α-MoC(111)催化剂上,水煤气变换反应通过羧酸盐路径发生:CO与H2O分解产生的羟基结合,生成羧酸盐中间体,最后分解成CO2。Ni4/α-MoC(111)和Pd4/α-MoC(111)催化剂上水煤气变换反应的能垒较高,因此催化剂活性和H2的转换频率较低。Pt4/α-MoC(111)催化剂上,由于CO的强稳定性导致活性位点被其覆盖,反应活性较低;随着反应温度的升高,CO的脱附能降低,催化活性随之增高。总体来说,标准大气压下,反应温度在400~500 K内,H2O与CO的物质的量之比为1时,Pt4/α-MoC (111)催化剂H2的转换频率最高。相比Pt/Al2O3和Pt/TiO2催化剂,Pt/α-MoC是最佳的水煤气变换反应催化剂。

史肖,邹雪燕,黄伟,等.Ni,Pd,Pt负载α-MoC催化水煤气变换反应理论[J].煤炭学报,2021,46(4):1107-1112. SHI Xiao,ZOU Xueyan,HUANG Wei,et al.Theoretical study for water-gas shift reaction over Ni,Pd and Pt supported on α-MoC surface[J].Journal of China Coal Society,2021,46(4):1107-1112.
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