华东理工苑文浩： 微观动力学定量揭示正丁烷催化部分氧化竞争反应机制

本文由华东理工大学苑文浩团队撰写，系统研究了正丁烷在Ni/SiO2表面的催化部分氧化反应机制。背景方面，合成气是能源转型的重要平台，催化部分氧化因高效受关注，但长链烷烃在Ni基催化剂下的复杂反应网络缺乏微观动力学解释。研究目的是通过实验、DFT计算和动力学模拟，揭示脱氢与氧化裂解路径的竞争关系，明确控制H2/CO生成的关键步骤及气相与表面反应的协同作用。结论表明，表面反应主导整个CPO过程，C-H键断裂和O(s)参与的氢提取是速率控制步骤；丁烯优先发生C-C裂解而非脱氢，生成C2中间体驱动H2和CO生成；不同温区H2和合成气生成机制有显著差异，低温由C2中间体驱动，高温则由OH和H2O相关表面路径主导。研究为优化合成气制备和抗积碳催化剂设计提供了微观动力学基础。