Insights into the mechanisms of CO2 methanation on Ni(111) surfaces by density functional theory

甲烷化 密度泛函理论 离解(化学) 吸附 化学 分解 催化作用 物理化学 反应机理 活化能 热力学 计算化学 有机化学 物理
作者
Jun Ren,Hailong Guo,Jinzhou Yang,Zhifeng Qin,Jianying Lin,Zhong Li
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier BV]
卷期号:351: 504-516 被引量:170
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2015.05.173
摘要

The different mechanisms of CO2 methanation on Ni(111) surfaces have been investigated by density functional theory with and without the formation of CO as an intermediate. The most stable adsorption configurations of all reaction species (O, OH, CO, CH, CH2, CH3, CH4, HCOO, C(OH)2, CH2O, etc.) in three paths of CO2 methanation adsorbed on the Ni(111) surface are described. The energy barriers and reaction energies for the overall processes involved in the various paths are presented. The rate-determining steps for the three mechanisms are HCOO→CO + OH for path 1, CO → C + O for path 2 and CO2 + 2H → C(OH)2 for path 3 with maximum energy barriers of 306.8 kJ/mol, 237.4 kJ/mol and 292.3 kJ/mol, respectively. Path 2 is therefore the optimum of the three mechanisms. The path starts with CO2 dissociation into CO and O, CO decomposition into C and O species and C species hydrogenation to form CH4: CO2 → CO + O → C + O + 4H → CH2 + 2H → CH3 + H → CH4.

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