Cu/β分子筛表面甲酸甲酯及甲氧基甲烷生成机理的DFT研究

会议集名/来源
中国化学会第30届学术年会摘要集-第二十五分会:化学信息学与化学计量学
出版年
2016-07
会议地点
中国辽宁大连
作者单位
天津理工大学材料科学与工程学院新能源材料与低碳技术研究院
作者
申勇立;何佳
摘要
利用量子化学方法中的密度泛函理论(DFT)对Cu交换的β分子筛催化剂表面甲酸甲酯及甲氧基甲烷的生成机理进行了研究。结果显示,在催化剂表面的活性中心Cu原子上O_2分子能够解离生成高活性的O原子,其吸附能及机理活化能分别为-1.84及1.72 eV~([1])。该活性氧能够与反应体系中的甲醇反应生成偕二醇中间体(CH2(OH)2)-Cu(Ⅰ)/β。该中间体结构不稳定,能够解离生成甲醛以及水。生成的甲醛分子能够通过两种不同的反应路径分别生成甲酸甲酯以及甲氧基甲烷。在反应路径Ⅰ中,甲醛首先被催化剂表面的O原子氧化生成甲酸分子,甲酸能够进一步与甲醇反应生成甲酸甲酯。该路径两个基元反应的活化能分别为0.13及1.99eV。在反应路径Ⅱ中,甲醛连续与两分子甲醇反应生成(CH_3OCH_2OH)-Cu(Ⅰ)/β中间体以及而家氧基甲烷。其所需活化能分别为1.22及0.91 eV。由此可见,Cu(Ⅰ)/β催化剂表面二甲氧基甲烷生成较甲酸甲酯更加容易。
关键词
甲酸甲酯;二甲氧基甲烷;密度泛函;反应机理
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