铁配合物催化还原CO 2 制甲酰胺、甲醇的理论研究

发布时间：2024-03-27 00:27

　　由于CO₂的高排放所造成的环境影响,将CO₂转化成有价值的工业品或前体引起人们的广泛关注。利用过渡金属均相催化剂将CO₂转化为碳酸盐、甲酰胺、甲醇和甲酸等有用的小分子是近年来发展较快的的课题。虽然已经报道了几种过渡金属均相催化剂用于CO₂加氢的实验和理论研究,但这些活性催化剂大多基于贵金属催化剂。近年来,活性高、选择性强的非贵金属铁催化剂的设计,有力地推动了CO₂转化的科学进展。本论文运用密度泛函理论(DFT)的研究方法,系统探索了一类含有脂肪族PNP配体的铁催化剂用于CO₂加氢制甲酰胺和环状碳酸酯加氢制甲醇的反应机理。首先我们通过计算分别阐明了含N-H配体的PNP双功能铁催化剂和N配体甲基化的单功能铁催化剂用于CO₂加氢制甲酰胺的机理途径。整个反应过程有三个步骤:(1)预催化剂活化,(2)CO₂氢化生成甲酸(HCOOH),(3)胺与HCOOH热缩合生成甲酰胺。研究提出CO₂与双功能预催化剂...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 研究背景
    1.1 论文选题的背景及意义
    1.2 研究现状及发展动态
        1.2.1 均相催化剂用于CO₂加氢制甲酰胺
        1.2.2 CO₂ 用于合成环状碳酸酯
        1.2.3 CO₂ 加氢反应的机理研究
    1.3 论文研究内容和创新
第二章 理论与计算化学基础
    2.1 密度泛函理论
    2.2 过渡态理论(Transition-state Theory,TST)
    2.3 自然原子轨道和自然键轨道(Natural Atomic Orbital and Natural Bond Orbital)
    2.4 前线轨道理论(Frontier Molecular Orbital)
第三章 Fe-PNP催化剂对CO₂加氢制甲酰胺的理论研究
    3.1 引言
    3.2 计算方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 预催化剂的活化
        3.3.2 CO₂ 氢化生成甲酸(HCOOH)
        3.3.3 胺与HCOOH热缩合生成甲酰胺
        3.3.4 氨基甲酸酯络合物的形成机理
        3.3.5 PN^MeP型 Fe、Ru、Mn催化剂的比较研究
        3.3.6 配体取代基对催化反应的影响
    3.4 结论
第四章 Fe-PNP催化剂对环状碳酸酯加氢制甲醇的理论研究
    4.1 引言
    4.2 计算方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 预催化剂去质子化和异丙醇脱氢的机理
        4.3.2 活性催化剂催化环状碳酸酯加氢
        4.3.3 Fe-PNP和 Mn-PNP催化性能分析
    4.4 总结
第五章 总结与展望
参考文献
硕士期间所获科研成果
致谢



本文编号：3939915