费托催化中的非简谐效应研究
项目来源
山（略）技（略）
项目主持人
刘（略）
项目受资助机构
中（略）院（略）炭（略）究（略）
立项年度
2（略）
立项时间
未（略）
项目编号
2（略） 01D021048
项目级别
省（略）
研究期限
未（略） （略）
受资助金额
3（略）万（略）
学科
能（略）技（略）文（略）球（略）
学科代码
未（略）
基金类别
基（略）计（略）
关键词
多（略） （略）托（略）;（略）应（略）高（略） （略）e（略）e（略）u（略）a（略）y（略） （略）i（略）e（略）r（略）c（略）y（略）e（略） （略）n（略）p（略）E（略）c（略） （略）h（略）m（略）a（略）e
参与者
未（略）
参与机构
未（略）
项目标书摘要：多相（略）中的核心，而大多数（略）应都发生在较高的反（略）合成、合成气转化等（略）效应的存在，尤其是（略）反应有着多种方式的（略）化剂稳定形貌，以及（略），从而最终影响催化（略）熵效应对多相催化反（略）催化反应的理论模拟（略）成中的若干模型体系（略）偏采样分子动力学、（略）的相关关系做了详细（略）一方面可导致费托反（略）20)表明解离路径（略）应可导致Fe,Fe（略）7C3等多种铁基费（略）化，从而导致其平衡（略）化。最后，我们考察（略）表面原子由于熵效应（略），并且发现了这种预（略）点、改变催化剂的表（略）剂的电子结构等多种（略）催化活性。
Applicati（略）: Heterog（略）lysis is （略） of moder（略）industry,（略）portant h（略）s catalys（略）s happen （略）rational （略）,such as （略）psch synt（略）ethane st（略）ng.At hig（略）re,entrop（略）specially（略）onic entr（略）lay impor（略）in severa（略）f the rea（略） as activ（略）ers,equil（略）hology of（略）st,and th（略）volution （略）lyst surf（略）will even（略）ct the re（略）s.Therefo（略） how entr（略） at high （略） affect t（略）pects is （略）portance （略）neous cat（略）his study（略） enhanced（略）irst prin（略）ular dyan（略）assical m（略）namics an（略）everal mo（略）ts and re（略）Fischer T（略）hesis to （略） the abov（略）ons.Our r（略） the foll（略）usions.Fi（略）pic effec（略）ect the r（略）hs of car（略）e dissoci（略）(11-20)su（略）d,entropi（略）e surface（略）ies of th（略）acets of （略）C2,Fe7C3,（略）causes th（略） the equi（略）phologies（略）n and iro（略）anopartic（略）our inves（略）to the su（略）lting phe（略）ws that e（略）ect could（略）t the act（略）e catalys（略） the dyna（略）on of sin（略）pe active（略）he surfac（略）anging th（略）ion of th（略）oordinati（略）nd the el（略）ructures （略）lyst nano（略）
项目受资助省
山（略）
1.费托催化中熵效应的理论计算研究(Theoretical Study on the Entropic Effects in Fischer Tropsch Catalytic Processes)
- 关键词：
- 多相催化、费托合成、熵效应、高温、Heterogeneous Catalysis、Fischer Tropsch Synthesis、Entropic Effect、High Temperature
- 刘星辰；
- 《中国科学院山西煤炭化学研究所；》
- 2019年
- 报告
多相催化反应是现代化学工业中的核心，而大多数工业上重要的多相催化反应都发生在较高的反应温度下进行，例如费托合成、合成气转化等。在高温条件下，由于熵效应的存在，尤其是其中的非简谐熵，可能对反应有着多种方式的影响，包括反应能垒，催化剂稳定形貌，以及催化剂的动态结构变化等，从而最终影响催化反应的效率。因此，探索熵效应对多相催化反应中以上因素的影响对于催化反应的理论模拟至关重要。我们以费托合成中的若干模型体系为例，通过第一性原理有偏采样分子动力学、经典分子动力学等对以上的相关关系做了详细研究。结果表明，熵效应一方面可导致费托反应中CO在Ru(11-20)表明解离路径的改变。另一方面，熵效应可导致Fe,Fe3C,Fe5C2,Fe7C3等多种铁基费托活性相表面自由能的变化，从而导致其平衡结构随温度变化而剧烈变化。最后，我们考察了由于高温下纳米催化剂表面原子由于熵效应而引起的表面预融解现象，并且发现了这种预融解可以从形成单原子位点、改变催化剂的表面配位数分布、改变催化剂的电子结构等多种角度影响金属纳米颗粒的催化活性。 Heterogeneous catalysis is the central of modern chemical industry,and many important heterogeneous catalysis reactions happen at high operational temperature,such as Fischer Tropsch synthesis and methane steam Reforming.At high temperature,entropic effect,especially the anharmonic entropy,could play important roles in several aspects of the reactions,such as activation barriers,equilibrium morphology of the catalyst,and the dynamic evolution of the catalyst surfaces,which will eventually affect the reaction rates.Therefore,studying how entropic effect at high temperature affect the above aspects is of vital importance in heterogeneous catalysis.In this study,we applied enhanced sampling first principle molecular dyanmics and classical molecular dynamics and studied several model catalysts and reactions in Fischer Tropsch Synthesis to investigate the above correlations.Our results show the following conclusions.Firstly,entropic effect could affect the reaction paths of carbon monoxide dissociation on Ru(11-20)surface.Second,entropic affect the surface free energies of the exposed facets of Fe,Fe3C,Fe5C2,Fe7C3,which then causes the change of the equilibrium morphologies of the iron and iron carbide nanoparticles.Lastly,our investigation into the surface premelting phenomenon shows that entropic effect could also affect the activity of the catalyst by causes the dynamic formation of single-atom type active sites on the surface,and by changing the distribution of the surface coordination number and the electronic structures of the catalyst nanoparticles.
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