HZSM-5分子篩上環(huán)己烯脫氫芳構(gòu)化歷程的理論研究.pdf

1、環(huán)己烯脫氫芳構(gòu)化是甲烷無氧芳構(gòu)化反應(yīng)歷程中的一個(gè)組成部分。本文應(yīng)用量子力學(xué)和分子力學(xué)聯(lián)合的ONIOM2方法，基于分為兩層的76T簇模型研究了HZSM-5分子篩上環(huán)己烯脫氫芳構(gòu)化的反應(yīng)歷程和GaH2/ZSM-5分子篩上環(huán)己烯脫氫機(jī)理。研究主要內(nèi)容如下：
　　 1.在HZSM-5分子篩上環(huán)己烯芳構(gòu)化反應(yīng)歷程分為四個(gè)步驟。環(huán)己烯首先吸附在分子篩的酸性位上，在酸性質(zhì)子進(jìn)攻下脫除一分子氫氣后，生成結(jié)合在分子篩骨架氧上的烷氧絡(luò)合物中間產(chǎn)物，

2、然后經(jīng)過脫質(zhì)子生成環(huán)己二烯，同時(shí)酸性位復(fù)原。再繼續(xù)脫氫氣和脫質(zhì)子，最后得到產(chǎn)物苯，并吸附在復(fù)原的分子篩酸性位上。計(jì)算得到的脫氫氣的活化能壘依次減小，分別為279.64和260.21 kJ/mol，脫質(zhì)子的活化能壘同樣，依次為74.64和59.14 kJ/mol。結(jié)果表明，隨著C6環(huán)不飽和度的增加，脫氫氣和脫質(zhì)子過程更加容易。脫氫氣為速控步。計(jì)算還表明，所有脫氫氣的反應(yīng)生成表面烷氧活性中間體，都是吸熱過程，隨后的脫質(zhì)子反應(yīng)是放熱過程，而且

3、能壘較低。此外，我們對(duì)環(huán)己烯在分子篩酸性位上的三個(gè)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，即質(zhì)子化、脫氫氣和氫交換反應(yīng)的活化能進(jìn)行了比較，證明環(huán)己烯脫氫氣反應(yīng)優(yōu)先發(fā)生。
　　 2.在HZSM-5分子篩上(GaH2)+與質(zhì)子交換形成新的催化活性中心，在此中心上環(huán)己烯脫氫反應(yīng)可按照分步機(jī)理和協(xié)同機(jī)理進(jìn)行。分步機(jī)理包括脫質(zhì)子、脫氫氣、再脫質(zhì)子等步驟。而協(xié)同機(jī)理是環(huán)己烯首先吸附在GaH2/ZSM-5分子篩上，C-H鍵斷裂、脫氫和π鍵的形成同時(shí)進(jìn)行，最后催化劑活性中心