【摘 要】
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木质素作为自然界中唯一具有大量芳香环的可再生资源,拥有来源广泛、价格低廉等优点。通过对木质素进行催化转化,使之生成芳香环类化合物或高品质的长链烃类燃料,从而代替化石燃料是目前主流的研究路径。钌金属（Ru）作为木质素催化转化过程中最为广泛研究的过渡金属催化剂,其催化性能优异。而碳点（carbon dots,CDs）作为同时拥有量子和碳材料性质的新型纳米材料常以载体的形式在催化剂领域广泛应用。愈创木酚
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木质素作为自然界中唯一具有大量芳香环的可再生资源,拥有来源广泛、价格低廉等优点。通过对木质素进行催化转化,使之生成芳香环类化合物或高品质的长链烃类燃料,从而代替化石燃料是目前主流的研究路径。钌金属（Ru）作为木质素催化转化过程中最为广泛研究的过渡金属催化剂,其催化性能优异。而碳点（carbon dots,CDs）作为同时拥有量子和碳材料性质的新型纳米材料常以载体的形式在催化剂领域广泛应用。愈创木酚作为具有木质素两个最强C-O键的单体模型物,具备木质素的主要特征。因此研究愈创木酚在Ru/CDs复合纳米粒子表面的吸附可以更好地理解该催化剂对愈创木酚各键强度的影响,为木质素催化反应中的CDs的选择和复合纳米催化剂的制备提供理论依据。本文基于密度泛函理论（DFT）通过VASP和CP2K软件进行结构优化,对吸附能、差分电荷密度、Bader电荷、晶体轨道哈密顿布居和Mayer键级的分析,研究CDs表面官能团的分布情况,愈创木酚分别在CDs表面以及Ru/CDs复合纳米催化剂表面的吸附特征。在对CDs的模拟时,将CDs表面视为无穷大的石墨烯面,对CDs表面常见官能团-OH、-NH2和-COOH进行分析,发现官能团在其上的吸附会使石墨烯内电子呈现周期性汇聚和发散分布,使得官能团在该表面倾向于在同一六元环内以对位或邻位形式吸附的特点。从而得到-OH在石墨烯单侧表面的最大覆盖率为40.26%,以及所对应的最低碳原子比例为55.17%。愈创木酚在CDs表面吸附时,CDs表面的官能团能与愈创木酚发生一定作用,使得愈创木酚内C-O键的键级减少0.01以上,而对C-C键的键级改变不明显（＜0.01）。这意味着CDs表面官能团的存在有利于愈创木酚在保留芳香环的同时脱除含氧官能团,可提高愈创木酚在催化转化后产物的工业价值。愈创木酚在Ru/CDs复合催化剂表面吸附时,吸附能明显提高,并且Ru负载在CDs表面的形式有利于改变Ru的催化性能,使其更倾向于与愈创木酚中的氧相互作用,降低了氧原子在愈创木酚中的稳定性,在GR-OH-Ru表面吸附时C-O平均键级下降为0.078。与此同时,与Ru不同的是该复合催化剂对愈创木酚中C-C键的作用较低,有利于其催化产物在保留芳香环的同时脱去含氧官能团。
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