CH₄與CO₂的干法重整（DRM）反應(yīng)可同時(shí)轉(zhuǎn)化溫室氣體并生成CO和H₂，對(duì)實(shí)現(xiàn)“碳中和”具有重要意義。
（1）CH₄、H₂、CO的燃燒熱分別為-890.3kJ?mol^-1、-285.8kJ?mol^-1，-283kJ?mol^-1，則CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）的ΔH=

+247.3kJ/mol

+247.3kJ/mol

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（2）研究表明Pt₁₂Ni、Sn₁₂Ni、Cu₁₂Ni三種雙金屬合金團(tuán)簇可用于催化DRM反應(yīng)，在催化劑表面涉及多個(gè)基元反應(yīng)，其反應(yīng)機(jī)理如圖。過程1-甲烷逐步脫氫；過程2-CO₂的活化（包括直接活化和氫誘導(dǎo)活化）；過程3-C^*和CH^*的氧化；過程4-擴(kuò)散吸附反應(yīng)（吸附在催化劑表面上的物種用*標(biāo)注）。

①CO₂的氫誘導(dǎo)活化反應(yīng)方程式為

CO₂*+H*→CO*+OH*

CO₂*+H*→CO*+OH*

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②過程1-甲烷逐步脫氫過程的能量變化如圖（TS1、TS2、TS3、TS4均表示過渡態(tài)）。Sn₁₂Ni雙金屬合金團(tuán)簇具有良好的抗積碳作用，能有效抑制積碳對(duì)催化劑造成的不良影響，其原因?yàn)?

脫氫反應(yīng)最后一步為CH*=C*+H*，發(fā)生該步反應(yīng)，三種催化劑中Sn₁₂Ni需要克服的活化能最大，反應(yīng)不易發(fā)生，故產(chǎn)生的積碳較少

脫氫反應(yīng)最后一步為CH*=C*+H*，發(fā)生該步反應(yīng)，三種催化劑中Sn₁₂Ni需要克服的活化能最大，反應(yīng)不易發(fā)生，故產(chǎn)生的積碳較少

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（3）DRM反應(yīng)的積碳過程與兩個(gè)反應(yīng)存在關(guān)系：①CH₄（g）

N

i

C（s）+2H₂（g）ΔH＞0，②2CO（g）?C（s）+CO₂（g）ΔH＜0。研究發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)的Ni催化劑中添加MgO，使其在催化劑表面與Ni形成共熔物；或提高原料氣中CO₂的占比，也能有效抑制積碳的產(chǎn)生。試解釋其原因

增大CO₂濃度可以促使反應(yīng)②平衡左移；MgO在Ni催化劑表面形成共熔物，減小了Ni催化劑的表面積，減慢了反應(yīng)①的速率；MgO在Ni催化劑表面形成共熔物，因其顯堿性更易吸附CO₂有利于，有利于CO₂和C在催化劑表面的反應(yīng)

增大CO₂濃度可以促使反應(yīng)②平衡左移；MgO在Ni催化劑表面形成共熔物，減小了Ni催化劑的表面積，減慢了反應(yīng)①的速率；MgO在Ni催化劑表面形成共熔物，因其顯堿性更易吸附CO₂有利于，有利于CO₂和C在催化劑表面的反應(yīng)

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（4）一種甲烷干重整光催化劑（Rh/Ce_xWO₃）的光誘導(dǎo)機(jī)理如圖（Vo表示氧空位）。在光照條件下，Rh/Ce_xWO₃產(chǎn)生電子（e^-）和空穴（h⁺），電子在Ce與W之間轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)氧化還原循環(huán)，提高甲烷干重整反應(yīng)活性。其反應(yīng)機(jī)理可描述為

光照時(shí)，光催化劑產(chǎn)生電子（e^-）和空穴（h⁺），空穴（h⁺）和Rh附近的氧原子與吸附在Rh上的-CH₃生成CO和H₂；e^-從Ce原子轉(zhuǎn)移到W，進(jìn)而轉(zhuǎn)移到吸附在氧空位的CO₂分子上；CO₂獲得電子后生成CO并在氧空位留下O原子，O原子再遷移到新的氧空位上，從而形成氧化還原循環(huán)

光照時(shí)，光催化劑產(chǎn)生電子（e^-）和空穴（h⁺），空穴（h⁺）和Rh附近的氧原子與吸附在Rh上的-CH₃生成CO和H₂；e^-從Ce原子轉(zhuǎn)移到W，進(jìn)而轉(zhuǎn)移到吸附在氧空位的CO₂分子上；CO₂獲得電子后生成CO并在氧空位留下O原子，O原子再遷移到新的氧空位上，從而形成氧化還原循環(huán)

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（5）CH₄和CO₂都是比較穩(wěn)定的分子，科學(xué)家利用電化學(xué)裝置實(shí)現(xiàn)兩種分子的耦合轉(zhuǎn)化，其原理如圖所示。若生成的乙烯和乙烷的物質(zhì)的量之比為1：1，則陽極的電極反應(yīng)式為

4CH₄-6e^-+3O^2-=CH₃CH₃+CH₂=CH₂+3H₂O

4CH₄-6e^-+3O^2-=CH₃CH₃+CH₂=CH₂+3H₂O

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