二氧化碳在二氧化铈 (110) 表面的吸附与活化：一项密度泛函理论研究
化学物理
2015-04-28 v1 材料科学
计算物理
摘要
二氧化铈（CeO2）是一种很有前景的催化剂，可用于将二氧化碳（CO2）还原为液体燃料和大宗化学品，部分原因在于其高储氧能力，然而 CO2 在 CeO2 表面吸附和初始活化的基本原理仍 largely 未知。我们使用修正了 onsite 库仑相互作用（DFT+U）的密度泛函理论，探索了 CO2 在化学计量比和还原态 CeO2 (110) 上的各种吸附位点和构型。我们的还原态 CeO2 (110) 模型在最顶层原子层包含氧空位，并在引入这些空位后发生表面重构。我们发现，CO2 在还原态 CeO2 (110) 上的吸附在热力学上优于在化学计量比 CeO2 (110) 上的相应吸附。最稳定的吸附构型是 CO2 平行吸附于还原态 CeO2 (110) 表面，分子位于氧空位附近。吸附后还观察到 CO2 分子的结构变化， resulting O-C-O 键角为 136.9 度，C-O 键长分别为 1.198 Angstroms 和 1.311 Angstroms。分子弯曲出平面形成单齿碳酸盐，这与其它研究人员发现的 CO 吸附在化学计量比 CeO2 上形成的双齿碳酸盐不同。我们推断，电荷从还原态表面 Ce3+ 离子转移到吸附物以形成碳酸根阴离子，是活化和还原过程以及 C-O 键断裂的第一步。
引用
@article{arxiv.1207.5088,
title = {Carbon dioxide adsorption and activation on Ceria (110): A density functional theory study},
author = {Zhuo Cheng and Brent J. Sherman and Cynthia S. Lo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1207.5088},
year = {2015}
}
备注
20 pages, 8 figures