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氧化铜氢还原的双重机制:表面反应和次表面氧原子转移。

RSC Advances ( IF 3.9 ) Pub Date : 2024-03-26 , DOI: 10.1039/d4ra01240b
Yehan Wu 1 , Ruixue Fang 1 , Laihong Shen 1 , Hongcun Bai 2
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氢气(H2)还原氧化铜(CuO)的研究有助于阐明氧载体的还原机理。本研究通过密度泛函理论(DFT)方法和热力学计算研究了H2还原CuO的机理和氧原子转移过程。 DFT计算结果表明,在H2与CuO表面反应过程中,Cu发生了Cu2+→Cu1+→Cu0转变,Cu2O相的Cu-O键(-IpCOHP=2.41)比(-IpCOHP=2.41)更稳定。 1.94)的CuO相,并且H2还原Cu2O比CuO还原更困难。随着表面氧空位浓度的增加,表面下的O原子更有可能在零H2覆盖率(表面上没有H2分子)转移到表面,从而使表面保持稳定的Cu2O相。然而,当H2覆盖率为0.25单层(ML)(每四个表面Cu原子一个H2分子)时,表面上H原子的存在使得O原子从地下向上转移变得更加困难。还原反应消耗表面O原子的速率大于还原反应引起的次表面O原子转移的速率,表面Cu2O相不能稳定维持。通过热力学分析,在高H2浓度下,H2与CuO反应更容易生成Cu,而在低H2浓度下,更容易生成Cu2O。综上所述,CuO与H2反应过程中Cu的价态取决于H2的浓度。




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更新日期:2024-03-26
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