煤炭学报

作者：史肖, 邹雪燕, 黄伟, 左志军,

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,

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。

来源：2021年第4期

《煤炭学报》期刊编辑部

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