Ga/HZSM-5分子筛上乙烯二聚反应的理论研究

作     者：李惊鸿 周丹红 任珏 LI Jing-Hong;ZHOU Dan-Hong;REN Jue

作者机构：辽宁师范大学化学化工学院功能材料化学研究所辽宁大连116029 

出 版 物：《物理化学学报》 (Acta Physico-Chimica Sinica)

年 卷 期：2011年第27卷第6期

页      面：1393-1399页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070305[理学-高分子化学与物理] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(20073058)资助项目~~ 

主　　题：Ga/HZSM-5 乙烯二聚 反应机理 密度泛函理论 

摘      要：应用理论计算方法研究了Ga/HZSM-5及Al/HZSM-5分子筛上乙烯二聚生成1-丁烯的反应历程,比较了分子筛酸性对反应能量的影响.计算采用分为两层的76T簇模型,应用量子力学和分子力学联合的ONIOM2(B3LYP/6-31G(d,p):UFF)方法.乙烯二聚过程可按照分步机理和协同机理进行,均得到表面丁基烷氧中间产物.计算结果表明,与在Al/HZSM-5分子筛上的反应过程相比,乙烯在Ga/HZSM-5分子筛上的吸附能低20.62kJ·mol-1,但质子化反应的活化能只高出1.26kJ·mol-1;而乙基烷氧中间体与乙烯分子结合过程的活化能高出62.55kJ·mol-1,原因是Ga原子半径大,降低了六元环过渡态的稳定性.若按协同机理,质子转移和C―C键聚合同时进行,在Ga/HZSM-5分子筛上的活化能较Al/HZSM-5的高16.44kJ·mol-1.因此乙烯二聚按照协同机理有利.研究还表明,表面丁基烷氧中间体脱质子,生成1-丁烯并吸附在复原的分子筛酸性位上.该反应在两种酸中心上的活化能几乎相同,但明显高于其他各步的活化能,因此成为整个反应的速度控制步骤.