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烷烃燃烧中重要反应的密度泛函研究

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甲烷作为最简单的烷烃是一种清洁能源，是天然气的主要成分(95％以上)。与其他烃类相比，甲烷含碳量少，但热值高，在环境与能源问题日益加剧的今天，采用天然气为燃料，意义十分重大。负载Pd催化剂是对甲烷催化燃烧活性最高的催化剂之一。关于烷烃催化燃烧机理的研究很多，目前公认这一过程分为两个步骤，首先是C-H键的断裂，然后是CHx的氧化，而很多理论研究都集中在C-H键活化研究上，但对于烷烃燃烧中C-H键断裂以后CHx的氧化过程的研究的相对较少。大部分文献都指出，烷烃燃烧中的氧化过程都很容易，不是反应控速步骤。同时，很多文献又都指出可以探测到CO分子，而CO在Pd表面直接被O氧化的能垒很高，反应并不容易。因此，在催化燃烧过程中，很可能CO并不是通过表面O来氧化成CO2的。另外，还有实验检测到有反应中有COOH存在，因此，为了进一步弄清负载Pd催化剂催化甲烷燃烧的机理，在本文中研究了CO以及COOH作为中间产物所参与的重要反应，重点是它们之间的转换以及最终形成CO2的具体路径。

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