Al、Fe在絲光沸石的落位及其酸性的量子化學(xué)研究.pdf

1、分子篩是主要的吸附分離材料、離子交換材料與催化材料,在石油化工、煤化工等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。研究吸附質(zhì)在分子篩孔道中的吸附對(duì)于研究催化反應(yīng)活性和選擇性等至關(guān)重要。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和一些計(jì)算軟件的發(fā)展,量子化學(xué)計(jì)算方法在研究分子篩的結(jié)構(gòu)、酸性、吸附等方面取得了成功。國(guó)內(nèi)外的許多工作者對(duì)其它類型的分子篩進(jìn)行了大量研究,但是對(duì)絲光沸石的研究報(bào)道卻比較少。
　　本工作采用量子化學(xué)密度泛函(DFT)和色散校正密度泛函(DFT-D2)的理論計(jì)算

2、方法對(duì)Al和Fe同晶取代進(jìn)入絲光沸石骨架中的可能的落位及其對(duì)氨氣和吡啶分子的吸附情況進(jìn)行了研究,進(jìn)而表征了絲光沸石的酸性。
　　1.對(duì)比了DFT和DFT-D2兩種方法的計(jì)算結(jié)果,我們發(fā)現(xiàn)在DFT中引入范德華作用的DFT-D2計(jì)算方法更能準(zhǔn)確地描述分子間的相互作用。
　　2.研究了Al和Fe進(jìn)入絲光沸石骨架后的存在位置以及電荷平衡質(zhì)子可能存在的位置。研究發(fā)現(xiàn):
　　(1)從能量的角度分析說(shuō)明,Al同晶取代進(jìn)入絲光沸石骨架

3、最容易取代T2位,電荷平衡質(zhì)子與O5結(jié)合最穩(wěn)定;Fe進(jìn)入絲光沸石優(yōu)先取代T1位,電荷平衡質(zhì)子與O6結(jié)合能量最低即最穩(wěn)定。我們可以看到電荷平衡質(zhì)子的存在位置直接影響到了Al、Fe取代位的穩(wěn)定性。
　　(2)由于Al、Fe進(jìn)入絲光沸石骨架四個(gè)不同T位的取代能的差值都很小,考慮到取代位的多重性,我們可以得出,Al和Fe可以分布在絲光沸石骨架四個(gè)T位的任何一個(gè)上。
　　3.研究了氨氣和吡啶分子在H-AlMOR和H-FeMOR分子篩中

4、的吸附情況,并對(duì)吸附復(fù)合物的平衡構(gòu)型、吸附能等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,進(jìn)而對(duì)其酸性進(jìn)行了表征,我們得到了以下結(jié)論:
　　(1)氨氣在 H-AlMOR分子篩中最穩(wěn)定的吸附位是 Al-T2O5-NH3,在 H-FeMOR分子篩中最穩(wěn)定的吸附位是Fe-T2O5-NH3。
　　(2)吡啶在H-AlMOR分子篩中最穩(wěn)定的吸附位是Al-T1O6-py,在H-FeMOR分子篩中最穩(wěn)定的吸附位是Fe-T2O3-py。
　　(3)氨氣和吡啶分子在

5、H-AlMOR和H-FeMOR分子篩中Br?nsted酸位上的吸附比在Lewis酸位上的吸附更穩(wěn)定。
　　(4)吸附復(fù)合物的優(yōu)化結(jié)果表明氨氣和吡啶分子在H-AlMOR和H-FeMOR分子篩中Br?nsted酸位上吸附后均得到質(zhì)子化結(jié)果。
　　(5)根據(jù)吸附能計(jì)算結(jié)果表明,氨氣和吡啶在H-AlMOR分子篩上的吸附能絕對(duì)值都大于在 H-FeMOR分子篩上的吸附能絕對(duì)值。因此,H-AlMOR分子篩的酸性要比H-FeMOR分子篩的酸