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密度泛函方法的ZSM-5分子筛上苯与乙烯烷基化反应机理研究
  • ISSN号:1001-4160
  • 期刊名称:计算机与应用化学
  • 时间:2014.9.28
  • 页码:1039-1042
  • 分类:O643.1[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]青岛科技大学过程系统工程研究所,山东 青岛 266042
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(21106073)
  • 相关项目:多尺度多目标苯与乙烯烷基化反应分子筛催化剂优化设计方法研究
中文摘要:

采用密度泛函(DFT)方法对于ZSm^-5分子筛上苯与乙烯的烷基化反应机理进行研究。选取了包含酸性质子的8T原子簇模型代表 ZSm^-5分子筛的部分结构。采用 B3LYP/6-31G(d)水平从生成能与反应活化能角度对于烷基化反应发生时可能存在的2种联合机理和一种分步机理进行了计算与比较。结果表明,联合反应机理中乙烯的质子化和C-C键的形成同时发生,而分步机理开始于乙醇盐中间体的生成,随后与苯反应生成反应产物。分步机理中乙醇盐中间体生成步骤的活化能(124.55 kJ/mol)低于联合机理的反应活化能(168.98 kJ/mol和156.06 kJ/mol),而烷基化步骤的活化能(209.35 kJ/mol)高于联合机理的反应活化能,由此可以推断ZSm^-5分子筛上苯与乙烯的烷基化反应时2种机理同时发生,存在竞争关系。

英文摘要:

The ZSm^-5 catalyzed alkylation of benzene with ethene is investigated based on DFT method.. A 8T cluster is selected to represent part of the ZSm^-5 zeolite. Two concerted mechanism and one stepwise reaction mechanisms have been analyzed at the B3LYP/6-31(d) level from the aspect of formation energy and reaction activation energy. The result showed that in the concerted schemes ethane protonation and C-C bond formation occur simultaneously while the stepwise scheme starts with the formation of a stable ethoxide intermediate which subsequently reacts with benzene to form the reaction product. The result showed that the activation energy for the ethoxide formation (124.55 kJ/mol) is smaller than the activation energy of the concerted mechanism (168.98 kJ/mol and 156.06 kJ/mol), while the activation energy for the alkylation step(209.35 kJ/mol) is higher than that for the concerted mechanism, so we can conclude that both concerted and stepwise mechanism will occur in the reaction and they are competitive to each other.

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期刊信息
  • 《计算机与应用化学》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院过程工程研究所
  • 主编:王基铭
  • 地址:北京中关村北二街1号
  • 邮编:100080
  • 邮箱:jshx@home.ipe.ac.cn
  • 电话:010-62558482
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-4160
  • 国内统一刊号:ISSN:11-3763/TP
  • 邮发代号:82-500
  • 获奖情况:
  • 1991年中国科学院优秀期刊三等奖,2000年中国科学院优秀期刊三等奖,1998年中国科技期刊影响因子工程类第二名,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:9060