Cu+交换ZSM-5分子筛吸附NOx的理论研究

用密度泛函理论(DFT)方法对Cu+在ZSM-5分子筛孔道内的位置进行了系统地研究,并在此基础上对NOx（NO, N2O, NO2）分子在Cu-ZSM-5不同孔道内的吸附进行了考察。采用包含完整直孔道、正弦孔道以及两孔道交叉处的22T模型,确定了Cu+在ZSM-5分子筛内的三种可能位置：直孔道内、孔道交叉处和正弦孔道内。研究结果表明,Cu+与2-3个骨架氧原子形成配位键负载于ZSM-5分子筛内;三种结构模型中,Cu+在孔道交叉处的构型最稳定。对Cu-ZSM-5吸附NOx的研究表明,NOx与分子筛均可通过形成Cu-N键而发生较强的相互作用,从而不同程度地削弱了NOx分子中的N-O键,使N-O键长增长。在Cu-ZSM-5的三种结构模型上,NO, N2O, NO2分子的吸附情况有所不同。其中NO,NO2在Cu+位于直孔道的模型上的吸附均引起铜向孔道交叉处迁移,形成的吸附复合物与Cu+位于孔道交叉处的吸附复合物几乎收敛于同一构型。表明由于孔道交叉处空间较大,使NO,NO2更容易达到稳定的平衡状态。吸附复合物总能量数据表明进一步的反应很有可能发生在Cu-ZSM-5分子筛的孔道交叉处。     

H-ZSM-5分子筛Brфnsted酸性位吸附NO_x的DFT研究

基于量子化学的密度泛函理论(DFT),研究了NOx(NO,N2O)分子在H-ZSM-5分子筛Brфnsted酸性位的吸附。计算采用7T簇模型和B3LYP/6-31G(d,p)方法,得到了H-ZSM-5分子筛孔道中不同B酸位的吸附能和红外光谱。结果表明,NO和N2O分子分别以η1-N模式和η1-O模式吸附于H-ZSM-5分子筛的B酸位。处于分子筛孔道中的B酸吸附NO和N2O的能力不同,H-ZSM-5分子筛直孔道处α位酸吸附能力最强,正弦孔道β位酸次之,吸附能力最弱的是孔道交叉处的γ位酸。     

NOx在Cu-ZSM-5分子筛上吸附的DFT研究

应用量子化学的密度泛函理论(DFT),研究了NOx(NO,N2O)分子在Cu-ZSM—5改性分子筛上的吸附。计算采用7T簇模型和B3LYP/6-31G(d,p)方法,得到了Cu-ZSM—5分子筛吸附NOx分子的吸附能和红外光谱。计算结果表明,NO和N2O分子均以η1-N模式吸附于Cu-ZSM—5分子筛上;以上两种分子在Cu-ZSM—5分子筛上吸附时,Cu离子优先吸附NO分子;N2O以η1-N模式吸附时有利于N-O键的断裂。     

原位漫反射红外光谱对N2O在分子筛上吸附的研究

基于离子交换法制备了Fe改性ZSM-5、MCM-22和Beta分子筛,原位漫反射红外光谱(in situ DRIFTS)考察了N2O在分子筛上的吸附行为.结果表明:N2O在分子筛上的吸附强度较弱;N2O可分别吸附在分子筛表面Br(o)nsted酸中心和价键补偿Fe3 阳离子位,其中2 228 cm-1红外吸收峰归属于N2O在Br(o)nsted酸中心的吸附,2 218 cm-1红外吸收峰是Fe3 对N2O的吸附;不同构型分子筛的孔道结构不影响N2O在分子筛上的吸附.     

Fe-ZSM-5分子筛上NO和N2O吸附行为及NO助N2O催化分解机理的研究

利用原位漫反射红外光谱法考察了NO 和N2O在液相离子交换法制备的Fe-ZSM-5分子筛上的吸附行为,并对NO助N2O催化分解的机理进行了研究.结果表明,NO和N2O均可吸附在Fe-ZSM-5分子筛表面的Brnsted 酸性位和价键补偿铁离子位上;且在高温下,NO和N2O均主要以价键补偿Fe离子的形式吸附在分子筛上.NO和O2在Fe-ZSM-5表面可反应生成N2O4、NO2和NO-3或NO-2;NO与N2O分解释放的O反应生成NO2,因而能起到加速N2O分解和提高Fe-ZSM-5分子筛催化活性的作用.     

Fe-V-Ti-ZSM-5分子筛的合成及对NO与C3H6反应的催化性能

采用水热晶化法合成了含Fe、V和Ti三杂原子的ZSM—5分子筛，利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外漫反射(DRS)、红外(IR)、电子顺磁共振(ESR)等手段对其进行了表征．研究表明，骨架上同时引入Fe、V和Ti后仍能形成ZSM—5分子筛结构，但随着杂原子浓度的增加晶粒变大，X射线衍射峰强度下降，无定型产物增加．样品的IR光谱在960cm^-1处有杂原子分子筛的特征吸收峰，DSR和ESR也证实杂原子(Fe、V和Ti)进入了分子筛的骨架．对NO与C3H6的催化反应表明，Fe—V—Ti—ZSM—5的催化活性比双杂原子分子筛的活性略高，骨架上的Fe、V和Ti对反应有一定的协同促进作用．     

儿茶素与碱基对相互作用的理论研究

以碱基对为研究对象,采用量子化学理论计算方法,研究儿茶素-碱基对复合物分子之间的相互作用机制,并讨论这种相互作用对相关生命现象的研究意义.用密度泛函的M05方法,在6-311++G(d,p)基组水平下对儿茶素分子及碱基对进行几何构型优化,结构优化后共得到儿茶素-碱基对的复合物19个.儿茶素-碱基对复合物中存在5种不同类型的氢键,它们分别是:O—H…O、C—H…O、N—H…O、O—H…N、C—H…N.通过对不同类型氢键键长、键临界点电荷密度、键临界点拉普拉斯值、氢键振动频率等一系列物理量的分析讨论,结果表明儿茶素与碱基对分子之间的氢键对于复合物的稳定性起着非常重要的作用;氢键的个数、氢键的强度、氢键的类型对所研究复合物的稳定性都有一定的影响.     

富氧条件下NO_x的选择催化还原:载体与活性组分的影响

考察了不同载体 ,如微孔沸石 P、ZSM- 5和 Beta,中孔材料 MCM- 41以及 γ- Al2 O3 等负载Co催化剂在富氧条件下对丙烷选择性催化 NOx 还原的活性 .用 N2 吸附等温线、程序升温还原( TPR)及 X光光电子能谱 ( XPS)等方法表征了载体的孔结构和 Co的化学态并与反应活性关联 .结果表明 :载体的结构和孔道以及 Co组分的化学态决定了 NOx 选择催化还原活性 ,催化剂对 NOx催化转化活性次序如下 :Co/Beta>Co/ZSM- 5 Co/P≌ Co/γ- Al2 O3 >Co/MCM- 41 ,适宜的孔径以及保持 Co组分在孔道内为 Co2 + 结构是 Co/Beta活性最高的主要原因     

NO在Ir(110)表面吸附和解离反应的泛函密度理论

采用密度泛函理论(DFT)和周期性平板模型,考察NO在Ir(110)表面上的吸附、解离及N2生成机理.计算结果表明:NO以N端向下在顶位吸附为最稳定的吸附方式,其次是短桥位,空位吸附最不稳定;顶位吸附的NO在表面存在2条解离通道:1)直接解离通道;2)由初始态扩散到短桥位,继而发生N—O键断裂生成N原子和O原子,是NO在表面解离的主要通道;解离后的N原子经联短桥位共吸附态发生N—N聚合反应生成N2,在表面共存的O原子促进了N2的生成,与实验结果相符.     

钴离子改性的ZSM-5对低浓度NO吸附性能研究

利用固定吸附床研究了不同金属离子改性的ZSM分子筛对NO的吸附性能.在所用样品中,钴离子改性的ZSM-5分子筛显示出了最佳的吸附性能.其对NO吸附的穿透时间随着钴含量、铝含量、浸渍液的pH和粘合剂Al2O3用量的变化而变化,随吸附温度的升高而缩短.另外,气体中存在H2S时,样品对NO的吸附穿透时间缩短.利用热重分析方法,分析了吸附剂的热再生,证明高温加热法是一种便利的NO吸附剂再生方法.     

MOR分子筛对赖氨酸分子手性转变反应的限域催化

采用组合的量子化学ONIOM方法,研究MOR分子筛12元环孔道对赖氨酸分子手性转变反应的限域催化.结果表明:限域在MOR分子筛12元环孔道的客体与裸环境下的构象不同,过渡态a_TS2@MOR的1C—5N键长缩短,中间体SINT1@MOR的12H与9O,11H与9O以及12H与10O间的距离缩短;手性转变反应有a,b,c 3个通道;通道a为手性转变反应的主反应通道,决速步骤的Gibbs自由能垒为229.7kJ/mol,比裸反应决速步骤的Gibbs自由能垒252.6kJ/mol明显降低,即MOR分子筛对赖氨酸分子的手性转变反应有一定的限域催化作用.     

硝基甲烷正、负带电离子氢转移反应位垒的计算研究

采用DFT（UB3LYP）方法,在6—311＋＋G^＊＊基组水平上,计算研究了硝基甲烷2种带电结构[CH3NO2]^＋和[CH3NO2]^-分子内H原子向O原子转移后的O-N键的解离机理和反应位垒．结果表明,[CH3NO2]^＋发生氢转移后,O-N键的断裂是2步反应,第一步是分子内的H原子转移到O原子上,生成中间体[CH2N（OH）O]^＋,反应位垒为106．5kJ／mol;第二步是中间体中O-N键断裂,这步的反应位垒为105．5kJ／mol,理论计算得出的产物带电状态与实验一致．[CH3NO2]^-中H原子向O原子转移及O-N键断裂反应一步完成,生成一氢键复合物（H-Complex）,该反应位垒为176．2kJ／mol,H—Complex进一步解离成CH2NO自由基和OH^-,或是OH自由基和[CH2NO]^-．     

Fe-ZSM-5分子筛酸性和Fe离子对苯一步氧化制苯酚反应的影响

离子交换法制备的Fe-ZSM-5和K-Fe-ZSM-5分子筛,经不同温度水热处理后作为催化剂应用于N2O为氧化剂的苯一步氧化制取苯酚反应中。实验中,采用XRD、N2-吸附仪、NH3-TPD、27Al MAS NMR、FT-IR、UV-vis和H2-TPR等方法对催化剂进行表征。结果显示:离子交换制备的Fe-ZSM-5分子筛,部分Fe离子以Fe2O3形式负载于分子筛的孔道中。经水热处理,分子筛骨架脱铝导致Brnsted酸性位减少,而Fe2O3离子发生迁移形成活性Fe离子位。在苯一步氧化制苯酚反应中,N2O分子吸附于Fe离子位生成α-O。活性评价结果显示,水热处理前后,催化剂分解N2O性能不变,但苯酚选择性随水热处理温度的升高而逐渐降低。此外,K离子的引入将导致催化剂选择性的降低。     

CoY催化N_2O分解及Co~(2+)对(类)分子筛载体热稳定性的影响

用离子交换法制备了CoY系列催化剂 ,考察了它们对N2 O分解的催化活性 .结果表明 :焙烧温度对CoY催化活性的影响与CuY显著不同 ;Co2 + 对Y、ZSM 5分子筛和蒙脱土 (类分子筛 )的骨架稳定性有促进作用     

ZSM—5沸石分子筛的制备及其芳构化活性的研究

以氨水、水玻璃为主要原料合成了ZSM—5沸石分子筛。用不同的离子交换液置换 ZSM—5中的 Na±离子得到不同的(Me)ZSM—5沸石分子筛。加入粘接剂成型后,分别测定了它们对正已烷芳构化的活性,实验结果表明它们具有良好的芳构化活性。     

Ce-Li-LSX制氧分子筛增强吸附机理的DFT研究

基于密度泛函理论(DFT),对N2和O2在构建的Ce-Li-LSX和Li-LSX 2种分子筛模型上的吸附行为进行研究.研究结果表明:用Ce3+替换Li-LSX分子筛SI'位置的Li+后,N2和O2在Ce-Li-LSX上的吸附能较在Li-LSX上的吸附能分别提高了40.8％和12.8％,且Li+有向超笼中心移动趋势.通过...     

强酸性和水热稳定的MCM-41分子筛的合成

以ZSM 5沸石分子筛为原始硅铝源,在碱性条件下,通过水热法合成出了孔壁含有ZSM 5预结构单元的MCM 41介孔分子筛。采用XRD、N2 吸附脱附、FT IR和NH3 TPD等表征手段对样品进行分析,结果表明该分子筛是含有ZSM 5 沸石预结构单元的六方晶相结构,该介孔分子筛的孔壁明显厚于常规方法合成的MCM 41,具有较高的水热稳定性和较强的酸性。     

常温下煤与两个氧气分子吸附机理研究

应用分子轨道理论研究煤活性特征结构对两个氧气分子的吸附机理。通过计算表明煤活性特征结构对2个氧气分子的吸附能较大,氧气分子易与煤活性特征结构发生吸附作用。煤活性特征结构苯环对氧气分子的吸附位置位于苯环的正上方,而含氨基侧链对氧的吸附位置位于C—N键的正上方,且氧原子与N原子的距离较近。吸附引起的电子转移使氧分子O—O键的强度减弱,键长拉大。吸附在含氨基侧链上的氧气分子的净电荷发生了较大的改变,证明侧链对氧的吸附是一种比较强的相互作用,而且其得到的电子主要由C_(14)和N_(21)来提供,由于吸附在侧链的氧气分子的最高占据轨道得到了大量的电子,削弱了O—O键的作用,导致O—O键的键长拉长的作用比较明显。     

Ag^＋交换沸石分子筛吸附小分子的结构与电子性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论研究了Ag^＋交换沸石分子筛及其吸附NO,H2O,CO,H2S和SO2的结构及电子性质,并对簇模型进行了自然键轨道（NBO）分析,用分子中的原子（AIM）理论研究了相关键的拓扑性质．研究结果表明,NO,CO和SO2的吸附导致了Ag^＋和沸石骨架上氧的距离缩短,这主要是因为NO,CO和SO2的吸引电子能力较大使Ag-O1和Ag-O2共价性增强所致;而H2O,H2S的吸附导致了Ag^＋和沸石骨架上氧的距离增大,可归因于H2O,H2S的吸引电子能力弱使Ag-O1和Ag-O2共价性减小所致．     

Cu（100）表面N2O单层膜的原子结构

利用第一性原理研究了氧化亚氮（N2O）分子单层膜在Cu（100）表面吸附的原子结构。CASTEP计算表明当覆盖度为0．5ML时,N2O分子单层膜在虚拟Cu（100）表面稳定。当N2O分子自组装单层膜吸附在Cu（100）衬底上时,最稳定的吸附位是顶位,此时吸附高度是1．98A,分子与衬底法线之间的夹角是54度,而分子内部的键角是174度。计算结果与实验数据吻合。