载体ZrO_(2)的d带电子对Ni_(13)催化CH_(4)脱氢过程的影响

C−H键活化是甲烷转化的关键,分散于ZrO_(2)(111)表面的活性Ni_(13)微粒能实现这一过程。密度泛函理论结果表明,相比Ni_(13)催化过程,Ni_(13)-ZrO_(2)(111)更能活化CH_(4)逐步脱氢并稳定其解离物种;且在载体ZrO_(2)存在下,C−H键长增加,C−H断键活化能降低,放热量增多,达过渡态时,解离H与残留CH_(x)间距减小,因此,负载催化剂Ni_(13)-ZrO_(2)(111)具有更好的催化性。究其原因,对于Ni−C−H,ZrO_(2)丰富的d带电子使得Ni 3d电子密度增强,C 2p与Ni 3d轨道重叠增多,Ni−C键增强,C−H键减弱,基于此,CH_(x)吸附增强,C−H键活性亦增强。因此,载体ZrO_(2)的d带为Ni_(13)活化CH_(4)促进C−H键解离提供着电子。