Cu-Co催化剂上合成气制低碳醇碳链增长过程的理论研究

发布时间：2024-09-29 20:51

　　低碳醇是一种重要的基础有机原料,在能源和化工领域应用广泛。合成气来源丰富,可由煤炭、天然气/页岩气、生物质等多种含碳资源获得。加之我国煤制合成气工艺成熟,因此有关合成气制低碳醇的研究日趋活跃。而Cu-Co催化剂是该工艺最具前景的催化剂之一,其主要存在的问题是产物中C₂₊醇的选择性不够高。本文使用密度泛函理论（DFT）计算方法和动力学蒙特卡洛（kMC）模拟方法研究了Cu（100）和CoCu（100）表面的电子性质、吸附性质及合成气制低碳醇过程中由C₁到C₂的碳链增长相关反应。解释了Co在Cu-Co双金属催化碳链增长生成C₂含氧化合物中的作用,分析了CoCu（100）表面碳链增长的反应机理,为改进和设计高C₂₊醇选择性的Cu-Co催化剂提供了理论支持。首先,使用DFT方法,考察了Co原子在Cu（100）表面上的覆盖度和排布方式,得出Co原子倾向于连续聚集排布。对比了Cu（100）与选出的Co4fnCu和Co8fnCu两种CoCu（100）表面的电子性质,结果发现,Co与Cu形成合金之...

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 文献综述
    1.1 低碳醇概述
        1.1.1 低碳醇的用途
        1.1.2 合成气制低碳醇
    1.2 合成气制备低碳醇的研究进展
        1.2.1 国内外工艺方法
        1.2.2 催化剂
        1.2.3 反应机理
    1.3 Cu-Co催化剂的研究进展
        1.3.1 催化反应机理
        1.3.2 合金结构与Co/Cu比例
        1.3.3 存在的问题
    1.4 密度泛函理论概述
        1.4.1 基本原理
        1.4.2 基本方程
        1.4.3 在表面催化领域的应用
    1.5 动力学蒙特卡洛模拟概述
        1.5.1 基本原理和方程
        1.5.2 在表面催化领域的应用
    1.6 本课题的研究内容和意义
第二章 CoCu(100)表面排布与电子性质的研究
    2.1 引言
    2.2 计算模型和细节
        2.2.1 计算模型
        2.2.2 计算方法
        2.2.3 计算内容
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 表面原子比例与排布
        2.3.2 电子性质
    2.4 本章小结
第三章 Co在 Cu-Co双金属催化碳链增长过程中的作用
    3.1 引言
    3.2 计算模型与细节
        3.2.1 计算模型
        3.2.2 计算方法
        3.2.3 计算内容
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 单吸附
        3.3.2 共吸附
        3.3.3 与CH3碳链增长过程相关的反应
    3.4 三种表面上反应的对比与Co的作用
        3.4.1 CH_3与CH_3OH的生成
        3.4.2 CH_3CHO的生成
        3.4.3 Co的作用
    3.5 本章小结
第四章 Cu-Co催化剂上碳链增长的反应机理
    4.1 引言
    4.2 计算模型与细节
        4.2.1 计算模型
        4.2.2 计算方法与内容
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 碳链增长反应网络的DFT计算
        4.3.2 碳链增长过程的kMC模拟
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 展望
符号说明
参考文献
发表论文
致谢



本文编号：4006315