神经网络辅助丙烷氨氧化催化剂设计

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丙烯腈(Acrylonitrile简称ACN)是重要的有机合成单体,现工业上大都采用Sohio工艺由丙烯氨氧化反应制备,但随着生产规模的不断扩大和原料丙烯的紧缺,丙烷氨氧化制丙烯腈的研究引起了国内外研究者的普遍关注。近几年来,国外研究者已申请了百余篇有关丙烷氨氧化制丙烯腈的催化剂专利,主要涉及到V-P-Ox系催化剂、Ga-Sb-Ox系催化剂、VSb(W,Sn)Ox系催化剂、Bi-Mo系催化剂以及双功能催化剂,但是用于改性的组分几乎包括了除惰性气体以外的其他所有元素;其中最引人注目的是V-Sb(W,Sn)Ox系催化剂;机理的研究表明丙烯腈主要通过中间体丙烯生成,该反应的控制步骤是丙烷在催化剂表面上的脱氢过程;催化剂表面上的活性相是VSbO4和α-Sb2O4。综观所有的专利文献,丙烯腈的收率普遍偏低,目前最好的催化剂收率只有40%,尚没有一种具有工业价值的催化剂问世;该工艺开发的关键是高效催化剂的研制。 本文在综合大量文献的基础上,详细论述了催化剂设计这一前沿学科的发展历程及现状;阐述了经验的和半理论的设计方法及其可取和贡献之处;对于近几年来发展起来的计算机辅助催化剂设计,作者对其进行了充分的论述,介绍了国外刚刚研制成功的几种设计软件,并作了对比和评价。 神经网络是由大量结构和功能简单的神经元按一定的形式组织起来,用于模拟人脑的组织结构和活动规律;BP网络是人们认识最为清楚、应用最广泛的神经网络。BP模型的性能优势主要表现在模式匹配、模式分类、模式识别和模式分析等方面。从神经网络的连接模式和活动规律来看:它能客观地描述催化剂各组分之间的交互作用。在催化剂设计的初期(配方筛选过程中)有一定的辅助作用。 在设计神经网络辅助催化剂设计的学习样本时,我们在集团结构适应理论和前人研究的基础上,给出了丙烷氨氧化反应制丙烯腈的具体历程,选择了可用于丙烷氨氧化的催化剂,详细地研究了VSbWSnOx/SIAL
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