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Effect of Pd doping on CH_4 reactivity over Co_3O_4 catalysts from density-functional theory calculations

Chinese Journal of Catalysis 2017年第5期38卷 813-820页

作者： Chengcheng Zhao Yonghui Zhao Shenggang Li Yuhan Sun CAS Key Laboratory of Low‐Carbon Conversion Science and Engineering Shanghai Advanced Research Institute Chinese Academy of Sciences Shanghai 201210 China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 China School of Physical Science and Technology ShanghaiTech University Shanghai 201210 China

Palladium oxide(PdOx)and cobalt oxide(Co3O4)are efficient catalysts for methane(CH4)combustion,and Pd‐doped Co3O4catalysts have been found to exhibit better catalytic activities,which suggest synergism between the two *** carried out first‐principles calculations at the PBE+U level to investigate the Pd‐doping effect on CH4reactivity over the *** of the structural complexity of the Pd‐doped Co3O4catalyst,we built Pd‐doped catalyst models using Co3O4(001)slabs with two different terminations and examined CH4reactivity over the possible Pd?O active sites.A low energy barrier of0.68eV was predicted for CH4dissociation over the more reactive Pd‐doped Co3O4(001)surface,which was much lower than the0.98and0.89eV that was predicted previously over the more reactive pure Co3O4(001)and(011)surfaces,*** a simple model,we predicted CH4reaction rates over the pure Co3O4(001)and(011)surfaces,and Co3O4(001)surfaces with different amounts of Pd *** theoretical results agree well with the available experimental data,which suggests a strong synergy between the Pd dopant and the Co3O4catalyst,and leads to a significant increase in CH4reaction rate.

关键词： Spinel cobalt oxide Palladium dopant Methane combustion density function theory calculation Reaction rate Collision theory

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