论文部分内容阅读
摘 要：分子模拟方法的有效应用，可以从根本上帮助研究人员提升研究效率，并提升催化剂的研发，降低实验研究的成本支出，满足当前时代的需求。分子模拟方法在催化领域应用范围较广，例如，在催化剂的结构、催化剂的吸附性等方面，基于此，作者结合自身工作经验，对分子模拟法在非均相催化领域的应用进行详细的分析，以供相关人员参考。
关键词：分子模拟；催化领域；催化剂设计；催化反应机理
中图分类号：O643.32 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）23-0328-01
引 言
随着时代不断发展，我国工业催化领域迅速兴起，在实际的研究过程中，研究人员对研究方法积极进行创新，尤其是在当前的计算机背景下，计算机技术的应用成为当前人们研究的重点内容。分子模拟技术是现阶段应用较为普遍的技术，该技术利用计算机自身的图像功能与计算功能，利用原子与分子对其结构进行分析，帮助研究人员分析物质。
1 分子模拟方法分析
现阶段，应用较为普遍的分子模拟方法主要有两种，一种是QM，主要是通过利用核外电子自身的相互作用，研究结构与电子性质，满足实际的研究需求。当前，QM包含方法种类较多，主要包括电子密度泛函理论、从头计算分子轨道法、半经验分子轨道法以及其他等方法，例如，以电子密度泛函理论为例，通过该理论研究，可以有效的对催化剂自身的结构、分子轨道、化学键以及相关的反应机理等进行有效的研究，满足实际的需求。另一种是MM，主要被用于较为复杂的体系研究中，通过其自身具备的性质，为研究者提供良好的分之间相互作用位能，以核间的相互作用为基础，忽略电子效应，进而处理数千个大体系的原子，满足实际的研究需求。与此同时，通过不断的创新研究，逐渐出现QM与MM组合的方法，通过二者之间的不同性质合作，改变传统的单一研究方式，从多角度进行分析研究，例如，利用组合方式可以将实际的催化体系分为三部分，第一部分，反应活性中心，第二部分，反应活性中心的外围，第三部分，不属于第一部分与第二部分的原子构成区域，保证研究的多面性[1]。
2 分子模拟方法在非均相催化领域的应用分析
相对来说，分子模拟法的有效应用，可以从根本上提升研究效率，改变传统的研究模式，进行合理的研究，例如，分子模拟法有效的解决了传统方法不能解决的实验问题与理论问题，并利用自身的特性，替代以往的化学合成方式，进行高效的实验，成为现阶段应用较为普遍的研究工具。
2.1 吸附质在催化剂中的扩散与吸附性质分析
对于催化剂的扩散性与吸附性研究中，利用吸附质可以有效的进行确定，但在传统的研究过程中，由于相关的预测理论缺乏，需要对每一个体系的扩散系数进行实验测定，通过分子模拟方法的应用，为实际的研究提供了良好的基础工具。例如，在进行吸附质在催化剂中吸附性质的研究中，某研究学者通过GCMC与实验相结合的方法进行有效的研究，通过氧气、氮气、Ar等在Mn中的交换，进行不同型分子筛研究分析，以满足实际的研究需求。在实际的研究过程中，研究人员得到了一定的结果，如，在A型分子筛中，氧气、氮气、Ar等物质的吸附量逐受Mn的变化而变化，并随着其交换量的提升而提升，而相对来说，在X型分子筛中，氮气的吸附量需要在低压的环境背景下才能逐受Mn的变化而变化，并随着其交换量的提升而提升，而相对来说，在高压下，其吸附量则相对下降。
2.2 催化剂的负载机理
通常情况下，催化剂在负载后，其实际的活性将低于在均相体系中的活性，其主要的因素在于催化剂的负载机理不足，如，活性中心的本质，催化剂的活性组分与载体之间的相互作用以及助催化剂与催化剂在载体表面的吸附方式与吸附强度等，由此导致催化剂自身的负载能量变低，降低其实际的活性。基于此，灵活的应用分子模拟法，可以从根本上实现对催化剂的负载过程进行详细的研究，例如，某实验研究人员在研究过程中，利用现阶段的电子非定域分子轨道法进行合理的模拟，以二氧化硅为载体的茂金属催化剂为负载机理进行研究。对于完全脫去羟基的二氧化硅茂金属自身的吸附能是铝原子与氯原子之间距离的函数，继而获得实际的研究结果[2]。
2.3 催化剂的结构设计
分子模拟方法的应用，可以有效的促使分子筛催化剂的研究顺利进行，并以此为基础，提升研究效率。例如，通过有效的研究与分析，可以从根本上明确分子筛自身的酸度值、催化剂微观结构等，并以此为基础，对实际的酸度进行合理的预测，分析催化剂自身的结构与催化活性之间存在的关联，满足实际的研究需求。相对来说，在实际的研究过程中，对于金属方面的研究与应用分析较少，例如，金属氧化物、金属等。分子模拟法在应用实践过程中，还可以与当前的实验方法进行有效的结合，并进行详细的研究，如，对分子筛催化剂的结构进行解析，利用该方法自身的优势，进行合理的深入研究，满足实际的需求。
3 结 论
综上所述，分子模拟方法的广泛应用，促使现阶段的非均相催化领域的研究逐渐深入，改变传统的研究模式与理念方法，从根本上提升研究的效率，并保证结果的精确性，同时，降低研究的成本，满足当前时代的需求。但在应用过程中，还存在一些不足之处，还需要工作人员进行有效的创新，充分发挥出该方法的优势。
参考文献
[1]闫志国，郑 明，吴元欣.浅谈分子模拟方法在非均相催化领域的应用与发展[J].石油化工，2017（05）：522～527.
[2]孙燕华，章高亮，孙璐璐.新时期分子模拟方法与技术在非均相催化领域的应用创新[J].科技创新与应用（电子版），2017，30（07）：266～267+269.
收稿日期：2018-7-5
作者简介：孔欠欠（1994-），汉族，河南太康马头人，河南师范大学化学化工学院化学专业（师范）在读生。
关键词：分子模拟；催化领域；催化剂设计；催化反应机理
中图分类号：O643.32 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）23-0328-01
引 言
随着时代不断发展，我国工业催化领域迅速兴起，在实际的研究过程中，研究人员对研究方法积极进行创新，尤其是在当前的计算机背景下，计算机技术的应用成为当前人们研究的重点内容。分子模拟技术是现阶段应用较为普遍的技术，该技术利用计算机自身的图像功能与计算功能，利用原子与分子对其结构进行分析，帮助研究人员分析物质。
1 分子模拟方法分析
现阶段，应用较为普遍的分子模拟方法主要有两种，一种是QM，主要是通过利用核外电子自身的相互作用，研究结构与电子性质，满足实际的研究需求。当前，QM包含方法种类较多，主要包括电子密度泛函理论、从头计算分子轨道法、半经验分子轨道法以及其他等方法，例如，以电子密度泛函理论为例，通过该理论研究，可以有效的对催化剂自身的结构、分子轨道、化学键以及相关的反应机理等进行有效的研究，满足实际的需求。另一种是MM，主要被用于较为复杂的体系研究中，通过其自身具备的性质，为研究者提供良好的分之间相互作用位能，以核间的相互作用为基础，忽略电子效应，进而处理数千个大体系的原子，满足实际的研究需求。与此同时，通过不断的创新研究，逐渐出现QM与MM组合的方法，通过二者之间的不同性质合作，改变传统的单一研究方式，从多角度进行分析研究，例如，利用组合方式可以将实际的催化体系分为三部分，第一部分，反应活性中心，第二部分，反应活性中心的外围，第三部分，不属于第一部分与第二部分的原子构成区域，保证研究的多面性[1]。
2 分子模拟方法在非均相催化领域的应用分析
相对来说，分子模拟法的有效应用，可以从根本上提升研究效率，改变传统的研究模式，进行合理的研究，例如，分子模拟法有效的解决了传统方法不能解决的实验问题与理论问题，并利用自身的特性，替代以往的化学合成方式，进行高效的实验，成为现阶段应用较为普遍的研究工具。
2.1 吸附质在催化剂中的扩散与吸附性质分析
对于催化剂的扩散性与吸附性研究中，利用吸附质可以有效的进行确定，但在传统的研究过程中，由于相关的预测理论缺乏，需要对每一个体系的扩散系数进行实验测定，通过分子模拟方法的应用，为实际的研究提供了良好的基础工具。例如，在进行吸附质在催化剂中吸附性质的研究中，某研究学者通过GCMC与实验相结合的方法进行有效的研究，通过氧气、氮气、Ar等在Mn中的交换，进行不同型分子筛研究分析，以满足实际的研究需求。在实际的研究过程中，研究人员得到了一定的结果，如，在A型分子筛中，氧气、氮气、Ar等物质的吸附量逐受Mn的变化而变化，并随着其交换量的提升而提升，而相对来说，在X型分子筛中，氮气的吸附量需要在低压的环境背景下才能逐受Mn的变化而变化，并随着其交换量的提升而提升，而相对来说，在高压下，其吸附量则相对下降。
2.2 催化剂的负载机理
通常情况下，催化剂在负载后，其实际的活性将低于在均相体系中的活性，其主要的因素在于催化剂的负载机理不足，如，活性中心的本质，催化剂的活性组分与载体之间的相互作用以及助催化剂与催化剂在载体表面的吸附方式与吸附强度等，由此导致催化剂自身的负载能量变低，降低其实际的活性。基于此，灵活的应用分子模拟法，可以从根本上实现对催化剂的负载过程进行详细的研究，例如，某实验研究人员在研究过程中，利用现阶段的电子非定域分子轨道法进行合理的模拟，以二氧化硅为载体的茂金属催化剂为负载机理进行研究。对于完全脫去羟基的二氧化硅茂金属自身的吸附能是铝原子与氯原子之间距离的函数，继而获得实际的研究结果[2]。
2.3 催化剂的结构设计
分子模拟方法的应用，可以有效的促使分子筛催化剂的研究顺利进行，并以此为基础，提升研究效率。例如，通过有效的研究与分析，可以从根本上明确分子筛自身的酸度值、催化剂微观结构等，并以此为基础，对实际的酸度进行合理的预测，分析催化剂自身的结构与催化活性之间存在的关联，满足实际的研究需求。相对来说，在实际的研究过程中，对于金属方面的研究与应用分析较少，例如，金属氧化物、金属等。分子模拟法在应用实践过程中，还可以与当前的实验方法进行有效的结合，并进行详细的研究，如，对分子筛催化剂的结构进行解析，利用该方法自身的优势，进行合理的深入研究，满足实际的需求。
3 结 论
综上所述，分子模拟方法的广泛应用，促使现阶段的非均相催化领域的研究逐渐深入，改变传统的研究模式与理念方法，从根本上提升研究的效率，并保证结果的精确性，同时，降低研究的成本，满足当前时代的需求。但在应用过程中，还存在一些不足之处，还需要工作人员进行有效的创新，充分发挥出该方法的优势。
参考文献
[1]闫志国，郑 明，吴元欣.浅谈分子模拟方法在非均相催化领域的应用与发展[J].石油化工，2017（05）：522～527.
[2]孙燕华，章高亮，孙璐璐.新时期分子模拟方法与技术在非均相催化领域的应用创新[J].科技创新与应用（电子版），2017，30（07）：266～267+269.
收稿日期：2018-7-5
作者简介：孔欠欠（1994-），汉族，河南太康马头人，河南师范大学化学化工学院化学专业（师范）在读生。