MgO-SiO2催化乙醇制備1,3-丁二烯的DFT研究.pdf

1、1,3-丁二烯是重要的有機(jī)化工原料。MgO/SiO2是應(yīng)用于乙醇制備1,3-丁二烯反應(yīng)體系研究最多的一類催化劑。本文采用分子模擬方法對(duì)MgO/SiO2催化劑活性表面的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)進(jìn)行了探討，對(duì)該表面上乙醇脫氫脫水制1,3-丁二烯過程中關(guān)鍵物種的吸附性質(zhì)及反應(yīng)過程進(jìn)行了系統(tǒng)研究，以期深入研究催化劑結(jié)構(gòu)和催化劑表面性質(zhì)對(duì)反應(yīng)性能的影響。
　　通過實(shí)驗(yàn)表征和模擬方法研究了MgO/SiO2催化劑的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和表面性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)SiO2的加入使得M

2、gO晶格產(chǎn)生更多三配位和四配位的配位不飽和氧，臺(tái)階、扭轉(zhuǎn)等多種缺陷位增多。本文構(gòu)建了SiO2表面模型、MgO平臺(tái)、臺(tái)階和扭轉(zhuǎn)表面。采用CO2分子作為探針分子，研究發(fā)現(xiàn)三種MgO表面的Lewis堿性強(qiáng)弱順序?yàn)槠脚_(tái)位<臺(tái)階位<扭轉(zhuǎn)位。隨著三種表面鎂、氧配位數(shù)的降低，其Lewis堿性逐漸增強(qiáng)。
　　采用密度泛函理論方法對(duì)乙醇分子在SiO2和MgO催化劑表面的吸附性質(zhì)以及吸附前后乙醇分子的電子性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。對(duì)比乙醇在SiO2表面和三

3、種不同 MgO表面的吸附能大小，乙醇分子優(yōu)先吸附在有缺陷的MgO表面。乙醇在三種不同MgO表面吸附能的變化趨勢(shì)和表面堿性的變化趨勢(shì)一致。隨著表面堿性的增強(qiáng)，乙醇的吸附逐漸增強(qiáng)。
　　采用分子模擬方法對(duì)乙醇脫氫脫水生成1,3-丁二烯過程中的乙醇脫氫生成乙醛的反應(yīng)進(jìn)行了深入研究，分析了MgO表面性質(zhì)對(duì)反應(yīng)性能的影響。乙醇發(fā)生解離生成乙氧基反應(yīng)，在MgO平臺(tái)表面較難進(jìn)行，在MgO缺陷表面較易進(jìn)行。乙氧基在MgO臺(tái)階、扭轉(zhuǎn)表面脫氫生成乙醛