【摘 要】
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应用密度泛函理论(DFT)研究了Mo/HZSM-5分子筛上碳化钼活性中心的几何结构和电子结构,以及甲烷C–H键在该活性中心上的活化机理.设计了两种碳化钼单体模型Mo(CH2)2/ZSM-5和Mo
【机 构】
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辽宁师范大学化学化工学院功能材料化学研究所,中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室
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应用密度泛函理论(DFT)研究了Mo/HZSM-5分子筛上碳化钼活性中心的几何结构和电子结构,以及甲烷C–H键在该活性中心上的活化机理.设计了两种碳化钼单体模型Mo(CH2)2/ZSM-5和Mo(CH2)2CH3/ZSM-5,两种碳化钼双体模型Mo2(CH2)4/ZSM-5和Mo2(CH2)5/ZSM-5.其中单钼模型构建在ZSM-5分子筛孔道交叉点T6位的Brnsted酸位上,双钼模型构建在T6---T6相邻双酸位上.这些模型中都有Mo=CH2键,结构优化后得到的Mo–C键长与实验值吻合.所有模型的前线分子轨道都在Mo=CH2的π键上.甲烷活化过程是发生C–H键异裂,H+和H3C–残基分别进攻Mo=CH2键的C和Mo,使π键同时断裂.在以上4种碳化钼模型上,甲烷C–H键活化能都在106～196kJ/mol,且Mo2(CH2)5/ZSM-5在甲烷活化过程中显示出最高的催化活性.
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