A theoretical study of water adsorption and dissociation on Ni(111) surface during oxidative steam reforming and water gas shift processes

脱氢 吸附 离解(化学) 化学 密度泛函理论 水的自电离 氧气 物理化学 无机化学 光化学 催化作用 计算化学 有机化学
作者
Wenju Wang,Guoping Wang
出处
期刊:Journal of The Energy Institute [Elsevier BV]
卷期号:88 (2): 112-117 被引量:18
标识
DOI:10.1016/j.joei.2014.07.004
摘要

Density functional theory (DFT) calculations were performed to investigate the adsorption of water (H2O) on Ni(111) surface and the corresponding dehydrogenation reaction during oxidative steam reforming. The equilibrium configuration on top, bridge, and hollow (fcc and hcp) site was determined by relaxation of the system. The adsorption of H2O on top site is favorable on Ni(111) surface, while the adsorptions of OH, H and O on hollow (fcc) site is preferred. The adsorbates are adsorbed on the nickel surface due to the interaction between p orbital of adsorbates and d orbital of nickel atoms, and the interaction is manifest on the first layer than that on any others. The dehydrogenation reaction of H2O on clean and oxygen-covered nickel surface was also investigated. The results show that the dissociation energy of H atom is 72.95 kJ mol−1 on clean nickel surface. While dissociation energy decreases to 69.86 kJ mol−1 with the aid of pre-adsorbed O atom (Oads). These phenomena indicate that the energy barrier of dehydrogenation on the pre-covered oxygen nickel surface is lower and Oads can promote the dehydrogenation of H2O.
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