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论文分为两个部分。 第一部分首次用分子动力学（MD）模拟研究了乙烯于不同温度（300K、400K、500K、600K、700K）下在沸石H[Al]ZSM-5孔道中的扩散特性。 沸石作为分子筛和催化剂在化学化工中应用极其广泛。国内外对沸石合成、结构、性能和催化机理的研究一直很活跃。90年代以来，分子动力学（MD）开始被用于模拟有机分子在沸石孔道中的扩散行为，已有不同力场模型的MD法研究甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯和乙炔等分子在全硅沸石MFI中扩散行为的报道。乙烯与沸石的作用一直是研究的热点，但对乙烯在硅铝沸石H[Al]ZSM-5中扩散的研究较少，而温度的影响至今未见其它报道。 本文首先用Delft分子力学（DMM）获得全优化的H[Al]ZSM-5骨架结构，其中铝对硅的同晶取代均在T2位，每2个结构单元有4个Bronsted酸位。将16个乙烯分子均匀分布于优化过的2个结构单元的H[Al]ZSM-5沸石孔道中，并按柔性分子处理。沸石骨架作刚性处理，并用边界条件模拟其骨架的周期性。采用MD NVE模拟计算首次获得了体系在不同温度下的静态和动态信息，如动能、势能、总能量、均方平均位移、扩散系数、相互作用能和吸附热等数据。随着温度由300K升高到700K，动能、势能、总能量均增加，而乙烯分子与H[Al]ZSM-5沸石的非键相互作用减弱，乙烯分子的总扩散系数由2.60增加到12.78×10-9m2s-1。通过Arrhenius曲线，首次得到乙烯在沸石H[Al]ZSM-5中扩散活化能为6.31kJ mol-1，表明乙烯分子在沸石H[Al]ZSM-5孔道中容易扩散。总结出规律性的同时，也发现了一些特殊情况，在400K、500K、600K和700K下沿y轴方向较沿x轴方向扩散快，而在300K下情况则相反。 摘要 沸石与乙烯相互作用的理论研究 第二部分用量子力学闪uantum Mechanics)研究沸石原子簇结构及 其与乙烯的相互作用。 ．．晕耶有助力场辜犁所甩朱前报道的m工作是在乙烯分子和沸石 骨架间没有电荷转移的假设下进行的，但事实上两者相互作用时必有电 荷的转移丫本文这一部分的工作便是对上一部分的补充。 八十年代起，就有报道采用半经验分子轨道法研究沸石原子簇的结 构特征及其与小分子如：水、氨、乙烯等的相互作用。进人九十年代， 从头计算法的报道日益增多。 第H部分运用半经验刚3法获得了一系列原子簇比St刁（H）－Al（OH人， ＆St－O（H）－－AI（OH）eiH。，thsi－－O仰oil（OSio）o，（HO。Si－－0（H）－－AI（OH）s． （HO）。S i一0（H）AI（OH）。OSifu，（HO）3Si－－0（H）AI（OH）。OSi（OH）。）及其吸附乙 烯后优化结构。结果表明各原子簇的Br加sted酸位处的衍、AI、0Q）喂 和H基本共平面。和非Brsnsted酸位相比，St－0（3）和AI－－0（3）键长较长， 而ZSioQM 变小，0O)H键长变化不大。沸石原子簇吸附乙烯分子后，； 非极性分子乙烯逐渐向沸石原子簇的Brsnsted酸位靠近，且在酸位的作 用下成为极性分子，C－－C键长和ZCCH增加了，沸石酸位的0o)十键长 增加。Brbosted酸位处0o)原于上电荷的绝对值变大，H、St和AI原子 上的电荷有些增加。乙烯分子中c－C键级减小，。电子由乙烯分子向沸 石骨架转移。 综上所述，本文首次采用分子动力学模拟考察了温度对乙烯在沸石 H［AIESM6中扩散行为的影响，获得了一系列的动态和静态特性。量子 力学研究则表明乙烯和沸石骨架相互作用的结果是乙烯向Brsnsted酸位 靠近，JT电子由乙烯分子向沸石骨架转移。