甲烷在MoO3(010)表面催化脱氢的密度泛函理论研究(Comput. Theor. Chem. 2022)

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随着石油和天然气价格的波动以及新冠病毒在全世界爆发,将天然气转化为具有更高经济和战略重要性的增值化学品的需求和研究兴趣越来越强烈。此外,对氢燃料的需求不断增长,以及全球芳香族化合物和烯烃的短缺,都是甲烷转化的额外动力,甲烷的非氧化转化生产清洁氢燃料,被认为“未来燃料”。

最近Badran等人,利用AMS软件BAND模块,使用DFT计算甲烷在MoO3(010)表面两种不同超胞上的吸附,研究了甲烷在氧化钼(MoO3)表面的催化脱氢。研究发现,对于CH4的吸附,在Mo和O网格构成的光滑表面,比悬垂O原子构成的表面更有利,这与过去的认知有所不同。

甲烷在MoO3(010)表面的吸附位置
甲烷在MoO3上脱氢的反应机理

研究亮点:

  • 在新的MoO3(010)超胞上吸附甲烷,用于甲烷转化研究
  • 非氧化条件下,甲烷在MoO3表面分解的反应机理
  • 该反应主要导致生成 · CH3、H2和乙烯
  • 第一次CH3-H键断裂的活化能低至66.4 kJ/mol

参考文献:

I. Badran, N. Sahar, R. Amjad, M.S. Nashaat, N.Nassar, Density Functional Theory Study on the Catalytic Dehydrogenation of Methane on MoO3 (010) SurfaceComput. Theor. Chem. 1211: 113689 (2022)

 
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