α-MoC负载Ni，Pd，Pt催化水煤气变换反应的理论研究

本文探讨了负载有Ni，Pd，Pt的α-MoC催化剂在水煤气变换反应中的催化性能，采用密度泛函理论(DFT)和动力学蒙特卡洛方法进行深入研究。水煤气变换反应是将一氧化碳(CO)转化为氢气(H2)和二氧化碳(CO2)的关键过程，对于氢能的清洁生产至关重要。α-MoC作为一种高效的催化载体，其独特的性质使得它在该反应中表现出优良的性能。 在负载Ni和Pd的α-MoC催化剂上，水煤气变换反应遵循氧化还原路径。CO与H2O反应，直接与水分解产生的氧气结合，形成CO2。然而，这个过程的能垒较高，导致Ni4/α-MoC(111)和Pd4/α-MoC(111)催化剂的活性以及H2的转换频率相对较低。 与Ni和Pd负载的催化剂相比，Pt4/α-MoC(111)催化剂则采取不同的反应机制，即羧酸盐路径。在这个过程中，CO与H2O分解出的羟基结合，形成羧酸盐中间体，随后分解为CO2。尽管在Pt4/α-MoC(111)上，CO的强稳定性会暂时覆盖活性位点，降低反应活性，但随着反应温度升高，CO的脱附能降低，催化剂活性会相应提高。 实验结果显示，在标准大气压下，400~500K的反应温度范围内，且H2O与CO物质的量之比为1时，Pt4/α-MoC(111)催化剂展现出最高的H2转换频率。这表明，相对于传统的Pt/Al2O3和Pt/TiO2催化剂，Pt4/α-MoC是更为理想的水煤气变换反应催化剂。 这项研究不仅揭示了不同金属负载的α-MoC催化剂对水煤气变换反应的影响，还为优化催化性能提供了理论指导。未来的研究可以进一步探索如何降低反应能垒，提升催化剂效率，以及在实际工业应用中的可行性。通过深入理解这些复杂的催化反应机理，有助于开发更高效、环保的氢能生产技术。