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阶梯Cu(221)面催化还原CO制甲醇反应机理及其电子效应的理论研究
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作者 刘婷婷 白慧 +3 位作者 白冰 徐慧凯 刘勇军 黄伟 《低碳化学与化工》 北大核心 2025年第4期29-37,54,共10页
Cu基催化剂是一种高效还原CO制甲醇的绿色催化剂,其不同晶面的甲醇合成性能不同,因此明确其反应机理对催化剂设计及开发具有重要意义。目前稳定性最高的阶梯Cu(221)面的CO加氢制甲醇反应机理尚不明确。基于密度泛函理论,通过对比阶梯Cu(... Cu基催化剂是一种高效还原CO制甲醇的绿色催化剂,其不同晶面的甲醇合成性能不同,因此明确其反应机理对催化剂设计及开发具有重要意义。目前稳定性最高的阶梯Cu(221)面的CO加氢制甲醇反应机理尚不明确。基于密度泛函理论,通过对比阶梯Cu(221)面CO加氢制甲醇过程中相关基元反应的活化能和反应热,明确了甲醇合成的最优路径。系统对比了活性Cu位点配位数较高的露台Cu(100)、Cu(111)面与活性Cu位点配位数较低的阶梯Cu(110)、Cu(211)、Cu(611)和Cu(221)面上CO加氢制甲醇最优反应路径中的决速步能垒(Cu(221):0.77 eV、Cu(611):0.88 eV、Cu(211):0.99 eV、Cu(110):1.04 eV、Cu(100):1.05 eV和Cu(111):1.21 eV),证实了阶梯Cu(221)面具有最优的甲醇合成性能。结合Bader电荷、态密度、差分电荷密度和晶体轨道哈密顿布居分析,从微观电子层面进一步揭示了CO活化转化过程,发现电负性更强的台阶边缘位点与关键物种之间的强静电相互作用是阶梯Cu(221)面具有较高催化活性的本质原因。 展开更多
关键词 密度泛函理论 阶梯Cu(221)面 CO活化 甲醇 反应机理
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