A First-Principles Study of the Mechanism and Site Requirements for CO2Methanation over CeO2-Supported Ru Catalyst

甲烷化 催化作用 离解(化学) 密度泛函理论 甲烷 化学物理 无机化学 物理化学 化学 计算化学 有机化学
作者
Hong-Yan Ma,Gui‐Chang Wang
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:125 (33): 18161-18169 被引量:20
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.1c04231
摘要

CO2 methanation might play an important role in reducing greenhouse gas emissions and storing surplus renewable energy in the form of methane. In the present work, CO2 methanation on the CeO2(110)-supported Run cluster (n = 1, 4, 8) has been studied by density functional theory calculations and mean-field microkinetic modeling method, to seek the fundamental connection between the Run particle size and the catalytic activity/selectivity. CO2 methanation exhibits an active-site-dependent catalytic mechanism on Run/CeO2 (n = 1, 4, 8): On the Ru1/CeO2, the active sites are the Ru atom and the nearby lattice O atoms, and the CO2 methanation undergoes a carboxylate intermediate (COOH) route. By contrast, on the Ru4(Ru8)/CeO2, the active sites are the Ru4(Ru8) clusters, and CO2 dissociation becomes the dominant pathway, resulting in the CO route on the Ru8/CeO2. The COOH mechanism shows less structure sensitivity (or ensemble effect) and only 1–2 Ru atoms requirement, whereas the CO mechanism shows a strong ensemble effect and 3–4 Ru atoms required. From Ru1 to Ru8, the barriers for the elementary step (H2(g) → 2H* and CO* + H* → HCO*) decrease, but the formation (OH* + H* → H2O*) and desorption of H2O become difficult, and the balance between these two different routes may lead to the highest catalytic activity for methane formation over Ru4/CeO2. Combined with the highest turnover frequency and the lowest apparent activation energy on Ru4/CeO2 based on the microkinetic model analysis, the excellent catalytic performance of Ru4 might arise from the moderate adsorption strength and the enough active sites. The highlight of the present work may be the one that the minimum number of active sites of the CO2 methanation catalyst should contain 3–4 metal atoms, which might be extended to other CO2 methanation catalysts like Pd.
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
wheat给焱垚的求助进行了留言
1秒前
洛必达完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
2秒前
嘻嘻哈哈的应助被Diablo947采纳,获得10
2秒前
syy完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
WShYHh完成签到,获得积分10
8秒前
penguin完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
10秒前
粥大大完成签到 ,获得积分10
11秒前
12秒前
爱始终年轻完成签到,获得积分10
13秒前
芒草lx发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
Akim的应助被zhangxu采纳,获得10
14秒前
15秒前
15秒前
丘比特的应助被幽默的冰之采纳,获得10
15秒前
15秒前
啾啾完成签到 ,获得积分10
16秒前
16秒前
解冰珍完成签到 ,获得积分10
16秒前
Maestro_S的应助被weihua采纳,获得10
18秒前
Gp1983发布了新的文献求助50
18秒前
kkxxxz完成签到,获得积分10
18秒前
VitoLi发布了新的文献求助10
18秒前
fengqiwu发布了新的文献求助10
18秒前
3237924531完成签到,获得积分10
19秒前
yxx完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
山俗发布了新的文献求助10
22秒前
22秒前
kkxxxz发布了新的文献求助10
22秒前
蜘蛛道理完成签到 ,获得积分10
23秒前
Lu发布了新的文献求助10
24秒前
科研通AI6.2的应助被芒草lx采纳,获得10
25秒前
26秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8143508
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9542931
关于积分的说明 21654782
捐赠科研通 7728876
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3422053
关于科研通互助平台的介绍 2547404
邀请新用户注册赠送积分活动 2464899