在全球能源危機、環(huán)境惡化的背景下,催化劑成為合成人類所需化學品和實現(xiàn)能量高效轉化的關鍵。其中,CO₂加氫反應將CO₂轉化為一氧化碳、甲烷、甲醇、乙醇等化學產(chǎn)品和燃料。在過去的三十年,CO₂加氫催化劑體系獲得了長足的發(fā)展。然而,探究CO₂加氫反應依舊面臨著表面物種多樣、催化劑表面不穩(wěn)定、反應路徑不明確等諸多問題。特別地,由于理論建模過于簡化,許多理論模型無法準確描述真實反應條件下反應活性位。催化劑模型與真實催化劑表面一直存在著難以彌補的“鴻溝”。本論文基于密度泛函理論,以建立合理的CO₂加氫Cu Co二元合金催化劑模型為目標,探究了制約真實反應條件下催化劑表面建模重要因素,縮小理論催化劑模型與真實反應表面差距。首先,在CoCu合金建模中考慮表面偏析的因素,縮短了理論模型與實際催化表面的“材料鴻溝”。通過密度泛函理論的計算,發(fā)現(xiàn)吸附質(zhì)在不同位點的吸附能差異和合金表面的偏析能呈現(xiàn)良好的線性關系。吸附質(zhì)誘導合金表面偏析的原動力“吸附偏好”是良好的表面結構描述符,可以用來快速預測合金表面...

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1 章 緒論
    1.1 CO₂ 加氫反應
        1.1.1 CO₂ 加氫反應背景
        1.1.2 常見CO₂ 加氫催化劑
    1.2 反應條件下的催化劑
        1.2.1 表面偏析與重構
        1.2.2 覆蓋度效應與溶劑效應
        1.2.3 載體效應,顆粒效應與應變效應
    1.3 CO₂ 加氫反應的理論研究
        1.3.1 CO₂加氫反應的常用計算模型及反應機理
        1.3.2 CO₂加氫反應理論研究的局限性
    1.4 論文選題意義及工作設想
第2 章 理論基礎與計算方法
    2.1 Shr(?)dinger方程及其近似
    2.2 密度泛函理論
        2.2.1 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.2 Kohn-Sham方程
        2.2.3 交換關聯(lián)泛函
    2.3 Bl?chl定理與k點
    2.4 贗勢
    2.5 全局結構優(yōu)化概述
    2.6 模擬軟件及計算集群
第3章 CO₂加氫反應合金催化劑的表面偏析效應
    3.1 前言
    3.2 方法與模型
        3.2.1 DFT基本計算參數(shù)
        3.2.2 遺傳算法基本參數(shù)
        3.2.3 實驗方法
    3.3 結果與討論
        3.3.1 CoCu(111)表面全局優(yōu)化
        3.3.2 CoCu合金表面的表面偏析研究
        3.3.3 Co表面偏析對CO₂加氫反應到C1產(chǎn)物的影響
    3.4 本章小結
第4章 合金催化劑表面覆蓋度效應對CO₂加氫反應的影響
    4.1 前言
    4.2 方法與參數(shù)
        4.2.1 DFT計算基本參數(shù)
        4.2.2 吉布斯表面自由能計算
        4.2.3 實驗方法
    4.3 結果與討論
        4.3.1 不同CO分壓下的CoCu(111)表面構型
        4.3.2 CO覆蓋度效應對CO₂加氫到乙醇的影響
    4.4 本章小結
第5 章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 創(chuàng)新點
    5.3 展望
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝



本文編號：3836059