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Insights into syngas to methanol conversion on Cr2O3 oxide from first-principles-based microkinetic simulations

合成气 双功能 催化作用 甲醇 化学 氧化物 密度泛函理论 双功能催化剂 化学工程 计算化学 有机化学 工程类
作者
Wende Hu,Jun Ke,Yangdong Wang,Chuanming Wang,Weimin Yang
出处
期刊:Chinese Journal of Chemical Physics [Chinese Physical Society]
卷期号:35 (4): 655-663 被引量:2
标识
DOI:10.1063/1674-0068/cjcp2204066
摘要

Cr2O3 has been recognized as a key oxide component in bifunctional catalysts to produce bridging intermediate, e.g., methanol, from syngas. By combining density functional theory calculations and microkinetic modeling, we computationally studied the surface structures and catalytic activities of bare Cr2O3 (001) and (012) surfaces, and two reduced (012) surfaces covered with dissociative hydrogens or oxygen vacancies. The reduction of (001) surface is much more difficult than that of (012) surface. The stepwise or the concerted reaction pathways were explored for the syngas to methanol conversion, and the hydrogenation of CO or CHO is identified as rate-determining step. Microkinetic modeling reveals that (001) surface is inactive for the reaction, and the rates of both reduced (012) surfaces (25−28 s−1) are about five times higher than bare (012) surface (4.3 s−1) at 673 K. These theoretical results highlight the importance of surface reducibility on the reaction and may provide some implications on the design of individual component in bifunctional catalysis.

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