二氧化锆催化甲醇氧化机理的第一性原理研究

发布时间：2021-02-17 12:57

　　挥发性有机化合物（VOCs）不仅严重污染环境而且给人类健康造成了极大的危害。催化氧化燃烧法是实际生产中应用较为广泛且有效的消除挥发性有机化合物的措施之一,设计廉价且高效的催化剂是该工艺发展的关键,不仅可以节省成本而且能够提高效率,具有一定的研究价值。甲醇是挥发性有机化合物中的一种,其在催化剂表面上的解离和氧化受到了人们的极大关注。二氧化锆是一种酸碱双功能型催化剂,因其化学稳定性良好也常被用作催化剂载体。二氧化锆表面的羟基形式是不一样的且其表面羟基对反应的影响较大。因为表面催化反应比较复杂,实验手段具有一定的局限性,反应路径不能很详细地给出,从理论计算角度去研究可以提高预测反应机理的效率。基于密度泛函理论的第一性原理计算在计算化学领域的广泛应用,本论文利用周期性超原胞模型和第一性原理计算方法研究了甲醇在二氧化锆表面解离氧化的反应机理以及银簇在二氧化锆表面的吸附生长机理,具体内容和相应的结论如下:（1）甲醇（CH₃OH）在羟基化单斜二氧化锆（-1 1 1）（H-m-ZrO₂（-1 1 1））表面的解离和氧化:二氧化锆表面存在羟基,受表面羟基的影响... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 绿色化学与化工
    1.2 挥发性有机化合物的治理
        1.2.1 冷凝法
        1.2.2 吸附法
        1.2.3 膜分离技术
        1.2.4 光催化氧化法
        1.2.5 催化氧化燃烧法
    1.3 表面催化反应
    1.4 二氧化锆基催化剂
        1.4.1 二氧化锆的结构与性质
        1.4.2 单组份二氧化锆的研究现状
        1.4.3 二氧化锆作为载体的研究现状
    1.5 本文的选题意义与研究内容
2 第一性原理计算方法概论
    2.1 密度泛函理论
        2.1.1 近似方法
        2.1.2 Thomas-Fermi模型
        2.1.3 Hohenberg-Kohn定理
        2.1.4 Kohn-Sham方程
        2.1.5 交换关联泛函
    2.2 第一性原理计算
        2.2.1 Bloch定理
        2.2.2 周期性超原胞模型
        2.2.3 赝势理论
        2.2.4 搜索过渡态方法
    2.3 VASP软件简介
2（-111）表面的氧化：第一性原理研究">3 甲醇在H-m-ZrO₂（-111）表面的氧化：第一性原理研究
    3.1 引言
    3.2 计算细节
    3.3 收敛性测试
    3.4 结果与讨论
3OH在H-m-ZrO₂（-111）表面的吸附">        3.4.1 CH₃OH在H-m-ZrO₂（-111）表面的吸附
3OH在H-m-ZrO₂（-111）表面的解离">        3.4.2 CH₃OH在H-m-ZrO₂（-111）表面的解离
3O在H-m-ZrO₂（-111）表面的氧化">        3.4.3 CH₃O在H-m-ZrO₂（-111）表面的氧化
        3.4.4 反应势能面分析
        3.4.5 色散效应的校正分析
    3.5 本章小结
4 银簇在二氧化锆表面的吸附与生长：第一性原理研究
    4.1 引言
    4.2 计算细节
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 二氧化锆晶胞
        4.3.2 气相Agn簇
2表面的吸附">        4.3.3 气相Agn簇在ZrO₂表面的吸附
2表面的生长">        4.3.4 气相Agn簇在ZrO₂表面的生长
        4.3.5 电荷和态密度分析
    4.4 本章小结
5 结论、创新点与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]VOC的危害及回收与处理技术[J]. 赵琳,张英锋,李荣焕,马子川.  化学教育. 2015(16)
[2]毕赤酵母还原制备Ag/ZrO2催化剂及其催化1,2-丙二醇选择氧化反应研究[J]. 景孝廉,王慧,陈慧梅,黄加乐,孙道华,李清彪.  贵金属. 2014(S1)
[3]绿色化学化工基本问题的发展与研究[J]. 纪红兵,佘远斌.  化工进展. 2007(05)
[4]Ag/ZrO2催化剂上的1,2-丙二醇选择性气相氧化反应[J]. 沈江,杜俊明,黄静静,杨新艳,沈伟,徐华龙,范康年.  化学学报. 2007(05)
[5]CO2/H2在不同形态ZrO2上的吸附行为[J]. 马中义,杨成,董庆年,魏伟,李文怀,孙予罕.  物理化学学报. 2005(02)
[6]稳定化ZrO2超微粉体的制备及其催化CO氧化反应性能[J]. 梁丽萍,党淑娥,高荫本.  复旦学报(自然科学版). 2003(03)
[7]固体超强酸ZrO2-SO42-催化合成α-萘乙酸甲酯[J]. 郑纯智,于艳春,张国华.  化学世界. 2001(12)
[8]WO3/ZrO2固体强酸催化剂上异丁烷-丁烯烷基化反应的研究Ⅲ.超细ZrO2载体对催化剂性能的影响[J]. 孙闻东,赵振波,刘钰,吴越.  分子催化. 2000(02)
[9]SO42-/ZrO2-SiO2固体酸催化剂的研究[J]. 缪长喜,高滋.  化工科技. 2000(01)
[10]引入Al2O3对SO42-/ZrO2固体超强酸的影响[J]. 缪长喜,高滋.  工业催化. 1999(05)

博士论文
[1]过渡金属氧化物氧还原催化机理的第一性原理研究[D]. 汪广进.武汉理工大学 2014
[2]过渡金属表面上甲醇和甲醛催化反应的第一性原理研究[D]. 王会.吉林大学 2013
[3]NH3和NO在金属Ir表面吸附与解离的第一性原理研究[D]. 何朝政.吉林大学 2013
[4]若干表面体系的第一性原理研究[D]. 张文华.中国科学技术大学 2008
[5]负载金催化剂的第一性原理研究：从纳米催化到单活性位非均相催化[D]. 王传明.复旦大学 2007

硕士论文
[1]贵金属表面和团簇催化反应机理的第一性原理研究[D]. 王桐雨.西南大学 2011



本文编号：3038017