Углекислотная конверсия метана в монооксид углерода на катализаторе NiO/ZrO

механизм действия NiO
NiO, или оксид никеля, является широко используемым катализатором в различных химических реакциях, включая превращение метана и диоксида углерода в монооксид углерода. Механизм действия NiO как катализатора включает несколько стадий.

Во-первых, молекулы реагентов (в данном случае метана и углекислого газа) адсорбируются на поверхности катализатора NiO. Процесс адсорбции облегчается наличием на поверхности катализатора активных центров, обеспечивающих связывание молекул реагентов.

Далее происходит диссоциация адсорбированной молекулы метана на адсорбированные атомы метила (СН3) и водорода (Н). Этот процесс катализируется никелевыми центрами на поверхности катализатора, которые способствуют ослаблению связи CH в метане.

CH4(г) -> CH3*(объявления) + H*(объявления)

Точно так же адсорбированная молекула диоксида углерода реагирует с адсорбированным метильным радикалом с образованием адсорбированного на поверхности промежуточного соединения, называемого поверхностно-связанным метокси (CH3O*). Эта реакция также катализируется никелевыми центрами на поверхности катализатора.

CO2(г) + CH3*(адс) -> CH3O*(адс) + CO(г)

Связанный с поверхностью метокси-промежуточный продукт затем подвергается дальнейшим реакциям с адсорбированными молекулами водорода и диоксида углерода с образованием монооксида углерода (CO) и молекул воды (H2O) соответственно. Эти реакции также связаны с каталитическим действием центров никеля на поверхности катализатора.

CH3O*(адс) + H*(адс) -> CH3*(адс) + H2O(г)

CH3O*(адс) + CO2(г) -> CH3*(адс) + CO(г)

Общий эффект каталитического действия NiO заключается в содействии превращению метана и диоксида углерода в монооксид углерода посредством ряда поверхностных реакций, включающих адсорбцию и диссоциацию метана и диоксида углерода на поверхности катализатора с последующим образованием и реакцией. поверхностно-связанных интермедиатов. Участки никеля на поверхности катализатора играют решающую роль в катализе этих реакций, облегчая образование поверхностно-связанных промежуточных продуктов и способствуя их последующим реакциям с образованием монооксида углерода.