负载型Au/TiO 2 催化剂结构调控及其丙烯环氧化催化活性的理论研究

发布时间：2022-08-06 16:29

　　环氧丙烷作为重要的化工原料被广泛应用,其生产主要采用氯醇和共氧化的方法,但操作复杂且污染环境。因此,研究者们一直在寻找绿色高效的方法来制备环氧丙烷,而分子氧环保、“原子经济性”高,利用氧气环氧化丙烯直接生成环氧丙烷成为最具前景的方法。然而,反应过程的复杂性和测试方法的局限性,使丙烯环氧化反应机制尚不明确。理论研究可以从微观角度分析得到一些实验上难以获取的数据,对化学反应中微观结构的调控和反应机理的探索具有重要意义。在本论文中,我们采用密度泛函理论计算系统地研究了负载型Au/TiO2催化剂结构调控与丙烯环氧化活性之间的联系,为丙烯环氧化反应绿色高效催化剂的设计提供指导。首先使用负载Au7团簇的完美和缺陷的锐钛矿TiO2（001）作为催化剂模型,研究了金属/氧化物界面和反应气氛对丙烯环氧化的影响。在此基础上,基于实验上有争议的反应机理,研究了 C3H6在Au3/TiO2催化剂上不同位点的环氧化反应。主要研究内容和结论如下:第一章总述了论文的研究背景和意义,包括环氧丙烷的生产工艺、氧气直接氧化法的研究动态和现状、负载型催化剂结构调控方法及在丙烯环氧化中的应用。随后提出当前研究的问题及我们的研... 

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 丙烯环氧化反应研究进展
        1.2.1 环氧丙烷的生产工艺
        1.2.2 氧气直接氧化法
    1.3 负载型催化剂结构调控及其在丙烯环氧化中应用的研究进展
        1.3.1 负载型催化剂结构调控方法
        1.3.2 负载型催化剂结构调控在丙烯环氧化中的应用
    1.4 负载型Au/TiO_2催化剂选择依据
    1.5 目前研究的不足和本论文的研究内容
    参考文献
第二章 理论计算方法介绍
    2.1 理论研究的意义
    2.2 密度泛函理论
        2.2.1 Kohn-Sham方程
        2.2.2 广义梯度近似
        2.2.3 自洽场(SCF)计算
    2.3 VASP软件简介
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 Au_7/TiO_(2-x)(001)催化剂中界面和反应气氛对丙烯环氧化反应的影响
    3.1 引言
    3.2 计算方法和模型
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 完美Au_7/TiO_2 (001)催化剂上的丙烯环氧化反应
            3.3.1.1 C_3H_6与O_2的环氧化反应
            3.3.1.2 C_3H_6与OOH的环氧化反应
        3.3.2 带有缺陷的Au_7/TiO_2(001)催化剂上的丙烯环氧化反应
            3.3.2.1 C_3H_6与O_2的环氧化反应
            3.3.2.2 C_3H_6与OOH或OH的环氧化反应
    3.4 本章结论
    参考文献
第四章 Au_3/TiO_2催化剂上不同反应位点和氧物种对丙烯环氧化反应的影响
    4.1 引言
    4.2 计算方法和模型
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Au_3团簇在TiO_2不同表面上的吸附
        4.3.2 Au_3/TiO_2 (101)催化剂上的丙烯环氧化反应
            4.3.2.1 反应物的吸附
            4.3.2.2 丙烯环氧化反应
        4.3.3 Au_3/TiO_2(110)催化剂上的丙烯环氧化反应
            4.3.3.1 反应物的吸附
            4.3.3.2 丙烯环氧化反应
        4.3.4 Au_3/TiO_2(201)催化剂上的丙烯环氧化反应
            4.3.4.1 反应物的吸附
            4.3.4.2 丙烯环氧化反应
    4.4 本章结论
    参考文献
第五章 总结与展望
    5.1 本论文的主要结论
    5.2 本论文的主要创新点
    5.3 展望
致谢
攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况
附件
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
[1]Strong metal-support interactions between gold nanoparticles and nonoxides[J].   Science Foundation in China. 2016(04)



本文编号：3669976