θ-Fe 3 C催化剂上费托合成机理的密度泛函理论计算

发布时间：2022-12-07 23:39

　　铁基催化剂是费托合成（FTS）中应用最为广泛的催化剂之一。深入了解催化剂表面的反应机理,对于指导设计高选择性的铁基FTS催化剂具有重要意义。已有文献证明,θ-Fe₃C是铁基FTS催化剂的活性相之一,在低碳烯烃形成中起到重要作用。本文采用DFT计算,对θ-Fe₃C表面上CO解离,CH₄形成以及C₁-C₁耦合机理进行了系统地研究。对θ-Fe₃C不同表面的表面能进行计算,采用Wulff construction的方法获得了θ-Fe₃C微晶平衡形貌以及θ-Fe₃C微晶暴露晶面的组成比例。结果表明,热力学最稳定的高指数θ-Fe₃C（031）平台状表面占有最高比例的表面积。对θ-Fe₃C（031）表面上CO解离机理的研究结果表明,相比CO直接解离,H辅助下CO通过形成HCO中间体进行解离具有较低的活化能垒,即H+CO→HCO+H→CH₂O→CH₂

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 理论基础和计算方法
        1.2.1 量子化学理论简介
        1.2.2 量子化学研究内容
        1.2.3 量子化学理论方法
    1.3 铁基催化剂上FTS机理的DFT研究进展
        1.3.1 CO和H_2的吸附
        1.3.2 CO解离
        1.3.3 CH_4生成及链增长机理
    1.4 研究内容
第2章 模型建立及θ-Fe_3C表面能计算
    2.1 引言
    2.2 模拟软件介绍
    2.3 CASTEP模块
    2.4 计算相关的物理概念
        2.4.1 吸附与吸附能
        2.4.2 态密度
        2.4.3 过渡态搜索
    2.5 计算方法
    2.6 模型计算
        2.6.1 θ-Fe_3C模型计算
        2.6.2 θ-Fe_3C的晶面组成
        2.6.3 θ-Fe_3C(031)表面模型
第3章 CO在θ-Fe_3C(031)晶面上吸附解离
    3.1 引言
    3.2 CO在θ-Fe_3C(031)表面的吸附解离
        3.2.1 H_2的吸附解离
        3.2.2 CO的吸附
        3.2.3 CO和H的共吸附
        3.2.4 CO的解离
    3.3 本章小结
第四章 CH_4生成和C_1?C_1耦合机理
    4.1 引言
    4.2 CH_4的生成
    4.3 C_1+C_1耦合反应
    4.4 讨论
        4.4.1 CH_4的形成
        4.4.2 C_1+C_1耦合反应
        4.4.3 CH_4和C~(2+)选择性
    4.5 本章小结
第五章 CO在θ-Fe_3C(010)晶面上的吸附解离
    5.1 引言
    5.2 θ-Fe_3C(010)表面模型
    5.3 CO在θ-Fe_3C(010)表面的吸附解离
        5.3.1 H_2的解离吸附
        5.3.2 CO的吸附
        5.3.3 CO和H的共吸附
        5.3.4 CO的解离
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3713093