苯酚在铂（111）表面加氢脱氧反应机理的密度泛函理论研究

发布时间：2023-05-20 12:32

　　生物质能源是第四大能源,与传统能源相比,生物质能具有可再生、碳中性、地域限制小等优点。将生物质木质素转化为燃料是目前利用生物质能的有效途径,而苯酚类化合物加氢和加氢脱氧工艺是完成该转化中的关键步骤。本文应用密度泛函理论研究苯酚在Pt(111)表面上加氢脱氧的反应路径。结果表明,在苯酚环上进行部分加氢反应后,可以有效降低脱氧反应的活化能。其中加5H后的中间体(C₆H₁₀OH^*)通过α-C与表面上的Pt原子相互作用,通过该加氢中间体生成环己酮、环己醇和脱氧至苯的活化能分别是0.38 eV、0.56 eV和0.76 eV。可见由C₆H₁₀OH^*中间体生成不同产品的活化能都比较低,因此C₆H₁₀OH^*在苯酚加氢脱氧反应中是至关重要的中间体。微观动力学结果显示,苯酚的加氢反应速率很快并且是可逆反应,而脱氧反应速率与加氢相比较慢,但是脱氧反应几乎为不可逆反应。该研究结果与实验中所呈现出的:在低转化率下反...

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 生物质能源概述
    1.2 木质素概述
        1.2.1 木质素结构
        1.2.2 木质素衍生生物油及其性质
    1.3 木质素模型化合物加氢脱氧反应机理研究进展
    1.4 加氢脱氧反应催化剂概述
    1.5 实验中苯酚类分子加氢脱氧反应机理研究
    1.6 计算领域苯酚类分子加氢脱氧反应机理研究
    1.7 本论文的主要内容和研究意义
第2章 理论基础和计算方法
    2.1 量子化学基础
    2.2 密度泛函理论
        2.2.1 霍恩伯格-科恩定理
        2.2.2 科恩-沈方程
        2.2.3 交换相关能泛函
        2.2.4 布洛赫定理
    2.3 化学动力学理论基础
        2.3.1 微观动力学基本理论
        2.3.2 表面覆盖度相关公式的推导
    2.4 计算软件简介
        2.4.1 MaterialsStudio简介
        2.4.2 VASP简介
    2.5 计算参数设置
第3章 间甲基苯酚在Pt/SiO₂上的加氢脱氧反应
    3.1 引言
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 转化率对产品收率的影响
        3.2.2 氢分压对产品选择性的影响
    3.3 本章小结
第4章 苯酚在铂(111)表面加氢反应机理的研究
    4.1 引言
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 反应物及产物在Pt(111)表面的吸附
        4.2.2 苯酚在Pt(111)上的第一步加氢反应
        4.2.3 苯酚在Pt(111)表面的加氢反应
    4.3 本章小结
第5章 苯酚在铂(111)表面脱氧反应机理的研究
    5.1 引言
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 苯酚在铂(111)表面的直接脱氧
        5.2.2 加氢中间体在铂(111)表面的脱氧
        5.2.3 苯在铂(111)表面上的形成
        5.2.4 环己醇和环己酮在铂(111)上的脱氧反应
    5.3 本章小结
第6章 苯酚加氢脱氧的微观动力学参数分析
    6.1 引言
    6.2 结果与讨论
        6.2.1 加氢反应与脱氧反应活化能的对比
        6.2.2 苯酚加氢脱氧的微观动力学
        6.2.3 氢气分压对表面覆盖度的影响
    6.3 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3821119