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《甲烷部分氧化反應(yīng)過(guò)程的dft研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文甲烷部分氧化反應(yīng)過(guò)程的DFT研究姓名：臧旭申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：化學(xué)工藝指導(dǎo)教師：張敏華20040601中文摘要CH4部分氧化制取合成氣是近年來(lái)C」化學(xué)的熱點(diǎn)研究課題之一，本文采用計(jì)算機(jī)分子模擬技術(shù)對(duì)該過(guò)程中的若干關(guān)鍵過(guò)程進(jìn)行了計(jì)算與分析。為提高計(jì)算的準(zhǔn)確度，本文建立了一個(gè)包含13個(gè)Ni原子的周期性表面，一定程度上消除了邊界效應(yīng)的影響，并采用嵌入法引入反應(yīng)物，通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算確定吸附位及空間結(jié)構(gòu)。首次系統(tǒng)地研究了CH=(x=0--4)在Ni(111)表面的吸附和解離過(guò)程，計(jì)算出了CH=(x=0--4)在Ni(111
2、)表面吸附的位置、空間結(jié)構(gòu)和能量，并使用LST/QST方法找到了CH=(x=1-4)的解離路徑和過(guò)渡態(tài)，計(jì)算出各解離步驟的活化能和解離能，并進(jìn)行了必要地分析。同時(shí)，采用Mulliken電荷分析方法對(duì)計(jì)算結(jié)果的正確性予以校驗(yàn)。提出了CH4部分氧化反應(yīng)過(guò)程中CO的兩條可能生成途徑，分析并計(jì)算了兩條途徑的反應(yīng)路徑及活化能。依據(jù)過(guò)渡態(tài)理論，首次提出Ni表面吸附的CHad,和Oads相互作用并生成COaas和Hails是CO生成的主要途徑。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)計(jì)算所得結(jié)論給予一定的支持，累積收集的反應(yīng)產(chǎn)物的分析結(jié)果表明，CH4在整體型海綿鎳催化劑上發(fā)生
3、解離，并且是多步解離。使用后催化劑的環(huán)境掃描電子顯微鏡圖象表明，在沒(méi)有OZ存在的條件下，Ni表面很快就被CH4的解離產(chǎn)物所覆蓋。本研究以量子化學(xué)理論為基礎(chǔ)，應(yīng)用密度泛函理論(DFT)，建立了周期性的分子模型(vaccumslab)，對(duì)CH4在Ni(111)表面的吸附和解離過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，深入分析并完善了CH4部分氧化反應(yīng)產(chǎn)物的生成機(jī)理，并進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作，可為今后的研究工作提供一定的理論指導(dǎo)。關(guān)鍵詞:甲烷，解離，密度泛函理論，量子化學(xué)，部分氧化ABSTRACTInrecentyears,theresearchforPart
4、ialOxidationofMethanetosyngasisahighlightinC,chemistry.AseriesofkeyprocessesinPOMarecalculatedanddiscussedbycomputermolecularsimulationtechniqueinthispaper.Inordertoimprovetheprecisionofcalculation,aperiodicsurfaceincludingthirteenNiatomsisbuilt,whichcanefectivelyelimina
5、tetheinfluenceofboundaryefect.Asaddition,bymeansofembeddingmethod,thereactantsareimported,andtheadsorptionsitesandspacestructurearecalculatedbygeometryoptimization.ThispapersystematicallystudiestheadsorptionsanddissociationsofCH,(x=0-4)onNi(11I)surfaceforthefirsttime;cal
6、culatestheadsorptionsites,spacestructuresandadsorptionenergiesofCH,(x=0-4)onNi(111)surface;findsthedissociationroutesandtranslationstatesofCH=(x=0--4)usingLST/QSTmethod;obtainstheactivationenergiesanddissociationenergiesforeverystep.Meanwhile,MullikenPopulationAnalysisis
7、carriedouttoconfirmtheresults.ThereactionroutesandactivationenergiesoftwopossiblepathsofCOgenerationarediscussed.Accordingtothetheoryoftransitionstate,thispaperbringsforwardthatthemainprincipleofCOgenerationis:CH,,,+O,,-+OCH,->CO,,+H,,Theresultsofexperimentssupportthecon
8、clusionbymolecularsimulation.TheGCanalysisforproductshowsthatmethanedissociatesonspongyNicatalyst訊multi
