赵晓光， 曲亚坤， 张荣俊

(中国石化 石油化工科学研究院，北京 100083)

随着世界能源消费的逐渐增加，CO2排放以每年4%的速率增长。CO2等温室气体的排放已经导致了全球气候急剧恶化，对人类生存环境造成了巨大威胁。因此，CO2减排技术的开发受到世界各国的重视。为降低温室气体的过量排放，各国政府都提出了减排目标，并寻求CO2减排的有效技术是解决温室效应[1]。1991年，Ashcrift等[2]提出CH4-CO2重整反应的可实施性。该反应可以有效利用CO2，为制备合成气提供了重要途径。

由于CH4-CO2重整反应非常复杂，对其催化剂考察和表征方面的研究已进行了多年，并已取得了大量成果。但是，对其反应机理的研究与讨论在过去几十年中都未得到统一的结论，如关于活性中心的微观结构及电子特性、活性中心上的脱氢和脱氧机理、助剂作用的本质原理等问题。部分反应机理的研究可以通过原位光谱技术解析催化剂构效关系[3]，但目前的分析手段还不能完全明确该过程的基元反应。Long等[4]采用密度泛函理论研究了金属锰咔咯催化CO2还原的反应机理。笔者采用量子化学计算方法考察了CH4-CO2重整反应中CO2解离途径，为该反应高效催化剂的进一步开发提供帮助。

1 研究方法

采用单原子催化剂模型，通过DMol3[5-8]模块计算。此模型能够更好地研究每一步反应，对于电荷分布、态密度、轨道性质能较好地呈现。DMol3模块密度泛函理论计算用广义梯度近似GGA[9](Generalized gradient approximation)的PBE[10](Perdew-Burke-Ernzerhof)泛函，波函数以高角动量DNP基组(Double-numeric quality basis set)的形式展开，绝对误差在19.29706 kJ/mol以内。……