DFT insights into doping and oxygen vacancy effects on CO and CO₂ adsorptions over CuAl2O4 spinel surfaces

尖晶石 吸附 催化作用 化学 兴奋剂 氧气 空位缺陷 无机化学 化学工程 材料科学 结晶学 物理化学 冶金 有机化学 光电子学 工程类
作者
Rundong Wu,Li Li,Zhang‐Hui Lu,Chunyan Sun,Lihong Cheng,Run‐Ping Ye,Rongbin Zhang,Qiang Li,Gang Feng
出处
期刊:Journal of Catalysis [Elsevier BV]
卷期号:434: 115502-115502 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.jcat.2024.115502
摘要

Introducing transition metals into CuAl2O4 spinel enhances catalyst stability and Cu sintering resistance in methanol steam reforming. Yet, the influence of doping on vacancy formation and the adsorption behaviors of CO2 (the primary product) and CO (the notorious byproduct) remains unclear. Herein, we employed DFT + U to investigate CO and CO2 adsorption on perfect, M-doped (Fe, Co, and Ni), and M-doped oxygen-deficient CuAl2O4 spinel (1 0 0) and (1 1 0) surfaces. We find that stronger CO adsorption on (1 0 0) than (1 1 0) surfaces across all M-doped surfaces, while CO2 adsorbs more stronger on (1 1 0) surfaces. The weakened CO adsorptions are observed on Fe and Ni-doped surfaces, demonstrating that doping plays a significant role in improving the resistance to CO poisoning. Co-doping promotes CO adsorption via a 'CO3′-like structure on CuAl2O4(1 1 0) surface and boosts the CO oxidation. Furthermore, infrared spectroscopy simulation indicates that the vibrational frequencies for CO linear adsorption, formation of bent 'CO2′ and 'CO3′-like structures are within the ranges of 2042–2078, 1463–1566, and 1497–1816 cm−1, respectively. In addition, Ov on Ni-doped surfaces can significantly strengthen the CO2 adsorption by 0.6–1.3 eV, highlighting the doping and oxygen-defect engineering in enhancing the CO2 capture. This research uncovers the critical impact of metal doping and oxygen vacancies on CO and CO2 adsorptions over CuAl2O4 spinel catalyst, providing insights for developing catalysts with improved resistance to CO poisoning and enhanced CO oxidation which is vital for methanol steam reforming.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
忞航发布了新的文献求助20
1秒前
喜悦的向日葵完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
大力的宝川完成签到 ,获得积分10
3秒前
天下无敌完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
温暖的皮皮虾完成签到,获得积分10
4秒前
阿妮发布了新的文献求助10
5秒前
博修发布了新的文献求助10
5秒前
辛勤的问薇完成签到 ,获得积分20
5秒前
6秒前
6秒前
ATREE完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
iop发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
sunshine发布了新的文献求助10
12秒前
hao发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
仔wang完成签到,获得积分10
15秒前
韩凡发布了新的文献求助10
16秒前
大模型应助always采纳,获得10
16秒前
强风吹拂发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
完美世界应助粗犷的磬采纳,获得20
17秒前
18秒前
付清发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
whisper完成签到 ,获得积分10
18秒前
今后应助liugm采纳,获得10
19秒前
黄雅静发布了新的文献求助10
19秒前
可爱的函函应助周小鱼采纳,获得10
20秒前
fangfeng发布了新的文献求助10
20秒前
21秒前
mao完成签到,获得积分10
21秒前
乐乐应助yyds采纳,获得30
22秒前
梨涡远点发布了新的文献求助10
22秒前
1_0发布了新的文献求助10
23秒前
高分求助中
Technologies supporting mass customization of apparel: A pilot project 600
Introduction to Strong Mixing Conditions Volumes 1-3 500
Tip60 complex regulates eggshell formation and oviposition in the white-backed planthopper, providing effective targets for pest control 400
A Field Guide to the Amphibians and Reptiles of Madagascar - Frank Glaw and Miguel Vences - 3rd Edition 400
China Gadabouts: New Frontiers of Humanitarian Nursing, 1941–51 400
The Healthy Socialist Life in Maoist China, 1949–1980 400
Walking a Tightrope: Memories of Wu Jieping, Personal Physician to China's Leaders 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3798842
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3344585
关于积分的说明 10320753
捐赠科研通 3061034
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1679982
邀请新用户注册赠送积分活动 806813
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 763386