【摘 要】
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甲烷干重整反应（DRM）需要在高温条件下进行,要求催化剂具有较高的抗积碳和抗烧结能力。镍与贵金属或某些过渡金属制成的双金属催化剂具有良好的催化活性,且兼具经济性和抗积碳性,是DRM反应催化剂的理想选择。文中以Ni-Rh、Ni-Pd和Fe-Ni纳米颗粒为研究对象,利用分子动力学和蒙特卡罗方法模拟Ni基合金纳米颗粒的元素偏聚行为和热稳定性。通过分析实验数据拟合势参数,得到三种合金的ADP势,并与实验值
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甲烷干重整反应（DRM）需要在高温条件下进行,要求催化剂具有较高的抗积碳和抗烧结能力。镍与贵金属或某些过渡金属制成的双金属催化剂具有良好的催化活性,且兼具经济性和抗积碳性,是DRM反应催化剂的理想选择。文中以Ni-Rh、Ni-Pd和Fe-Ni纳米颗粒为研究对象,利用分子动力学和蒙特卡罗方法模拟Ni基合金纳米颗粒的元素偏聚行为和热稳定性。通过分析实验数据拟合势参数,得到三种合金的ADP势,并与实验值以及EAM势和MEAM势的计算结果进行比较,验证势函数的可靠性。基于上述ADP势,模拟了 DRM反应条件下,CO和ICO结构的Ni基合金纳米颗粒的化学排序图样、成分分布、元素偏聚的诱导因素、尺寸和温度对表面偏聚的影响以及Ni基合金纳米颗粒的熔点。结果表明:在Ni纳米颗粒中,掺入少量Rh可以提高催化剂的催化活性、抗积碳能力和抗烧结能力;掺入少量Pd可以提高催化剂的催化活性和抗积碳能力,但会降低抗烧结能力;掺入适量Fe可以提高催化剂的催化活性、抗积碳能力和抗烧结能力。综合以上结果得出Ni基合金纳米颗粒催化剂的最优配比分别为:Ni0.9Rh0.1、Ni0.9Pd0.1和Fe0.375Ni0.625。利用数值计算模拟Ni基合金纳米颗粒的元素偏聚行为和热稳定性,预测了合金纳米颗粒组分的最佳配比,为DRM反应中的催化剂设计提供了理论支撑。需要注意的是,以上的结论是在真空条件下进行研究而得到的,未考虑反应气氛的变化。而反应气氛的变化可能会引起双金属纳米颗粒催化剂的重组,影响纳米颗粒的化学排序、原素偏聚,这些变化对催化剂性能的影响还需要进一步研究。
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