發(fā)布時間：2024-10-02 22:17

　　將CH₄和CO₂直接轉(zhuǎn)化合成增值產(chǎn)品不僅能帶來經(jīng)濟(jì)效益,而且有助于改善環(huán)境,但這類反應(yīng)在實(shí)際應(yīng)用具有挑戰(zhàn)性,因為通過動力學(xué)控制降低反應(yīng)物的高活性勢壘需要合理設(shè)計高效的催化劑。在本研究中,采用基于密度泛函理論（DFT）計算的方法,對CH₄與CO₂同時轉(zhuǎn)化制備乙酸的過渡金屬摻雜ZnO催化劑（M/ZnO,M=Fe、Co、Ni、Cu、Pd）進(jìn)行了系統(tǒng)的機(jī)理研究。研究發(fā)現(xiàn),Fe和Co摻雜的ZnO表面對CH₄的活化/離解具有較高的活性,解離能壘小于0.4 eV。C-C耦合通過Langmuir-Hinshelwood機(jī)理發(fā)生,活化的CO₂插入到M-CH₃*基團(tuán)的σ-bond鍵形成乙酸鹽物種。解離的H*的位置和穩(wěn)定性對C-C耦合動力學(xué)具有明顯影響。因此,在Fe/ZnO上進(jìn)行C-C耦合之前,H遷移是必要的,能夠降低反應(yīng)能壘。Fe和Co摻雜ZnO上C-C耦合能壘比摻雜Ni、Cu和Pd的能壘要低。在M/ZnO表面上,H*從金屬位點(diǎn)向表面O位點(diǎn)的遷移可以促進(jìn)乙...

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 研究進(jìn)展
        1.2.1 CO_2研究進(jìn)展
        1.2.2 CH_4研究進(jìn)展
        1.2.3 CO_2和CH_4制備乙酸的催化劑的研究
        1.2.4 CO_2和CH_4制備乙酸的理論研究
    1.3 研究目的與內(nèi)容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究內(nèi)容
2 計算軟件與方法
3 ZnO(10(?)0)表面上CH_4與CO_2 制乙酸的機(jī)理
    3.1 引言
    3.2 計算模型及公式
        3.2.1 計算模型
        3.2.2 計算公式
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 CH_4的吸附與解離
        3.3.2 CO_2的吸附與C-C耦合
        3.3.3 乙酸的形成
    3.4 本章小結(jié)
4 過渡金屬改性ZnO(10(?)0)表面上CH_4與CO_2 制乙酸的機(jī)理
    4.1 引言
    4.2 計算模型及方法
        4.2.1 計算模型
        4.2.2 計算方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 CH_4的吸附與解離
        4.3.2 CO_2的吸附以及與CH3*耦合
        4.3.3 乙酸的形成
        4.3.4 過渡金屬改性組分的影響
    4.4 本章小結(jié)
5 副產(chǎn)物的研究與實(shí)驗表征
    5.1 引言
    5.2 計算方法與實(shí)驗方法
        5.2.1 計算方法
        5.2.2 實(shí)驗表征
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 甲酸生成路徑研究
        5.3.2 CH_3~*物種的解離
        5.3.3 DRIFTS實(shí)驗
        5.3.4 計算方法的影響
        5.3.5 吉布斯自由能
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄A
附錄B
攻讀碩士期間成果成果
致謝



本文編號：4006419