Theoretical research the mechanism on the Ir/Ni (111) catalyst surface for CO2 methanation reaction

甲烷化 催化作用 化学 密度泛函理论 反应机理 吸附 活化能 反应速率 化学工程 光化学 物理化学 计算化学 有机化学 工程类
作者
Hongyan Wang,Hedan Yao,Liuyi Pan,Louwei Cui,Yingxia Wang,Zihao Tao,Dong Li
出处
期刊:Molecular Catalysis [Elsevier BV]
卷期号:550: 113605-113605 被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.mcat.2023.113605
摘要

Iridium (Ir) demonstrates exceptional properties in CO2 hydrogenation reactions, yet the reaction mechanism remains unclear. Utilizing Density Functional Theory (DFT) calculations, the reaction mechanism on the Ir/Ni (111) surface has been investigated. Mulliken charge analysis indicates that CO2 is securely adsorbed and activated on the Ir/Ni (111) surface, forming CO2*, which is crucial for the subsequent hydrogenation process. By evaluating both the reaction energy barrier and the heat of reaction, the optimal methanation pathway CO2*→ COOH*→ CO*→ HCO*→ HCOH*→ CH*→ CH2*→ CH3*→ CH4* has been identified. The step of hydrogenation leading to HCO* is recognized as the rate-determining step in methanation, displaying the highest reaction activation energy. Furthermore, a greater energy barrier for C* formation proves advantageous in enhancing anti-carbon deposition properties and prolonging catalyst lifespan. Concurrently, the capability for C* hydrogenation sees dynamic and thermodynamic improvements, potentially augmenting the catalyst's methanation performance.
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