用于甲烷低温干重整的非贵金属金属间化合物催化剂设计：基于表面化学的电子机制以避免产生非选择性的H?O

《ACS Catalysis》：Non-Noble Metal Intermetallic Compound Catalyst Design for Low-Temperature Dry Reforming of Methane: Electronic Origins of Surface Chemistry to Avoid Unselective H2O Production

非贵重金属间化合物表面化学调控甲烷干重整反应选择性研究，通过计算表面科学结合动力学模拟和DFT理论计算，系统分析了不同金属间化合物对产物比例（H2:CO）的影响规律。研究发现，表面活性提升可促进CH4和CO2解离，同时增强O/OH物种稳定性，从而减少H2O生成。元素电负性差异与金属间键合强度共同决定了催化性能，为开发高效甲烷重整催化剂提供理论指导。

　　

关于非贵金属（TM）金属间化合物（IMC，即TM与后过渡元素及半金属的二元组合）与氧气及含氧化合物之间的表面化学反应趋势，尤其是在组成元素选择、整体化学计量比以及金属间化合物的电子性质方面，目前相关研究仍较为匮乏。在本研究中，我们以CH₄的干重整反应作为探针，通过计算表面科学方法对大量非贵金属IMC进行了分析。研究重点在于如何通过增强表面活性来促进CH₄和CO₂的分解，并限制O/OH基团的氢化反应，以避免生成非选择性的H₂O。我们采用了动力学蒙特卡罗模拟结合密度泛函理论（DFT）量子化学计算方法，预测了H₂与CO的生成比例，结果发现增强的表面反应性显著提高了反应选择性，并减少了H₂及氧化剂的损失（表现为H₂O的形成）。金属间化合物内部的键合程度与强度以及组成元素较低的电负性均有助于限制H₂O的生成，这是因为这些因素提升了O/OH基团的稳定性，从而自然减缓了氢化反应的速率。