中文摘要：

钛硅分子筛（TS）的发现及其作为选择氧化催化剂的成功应用被认为是80年代沸石催化领域的里程碑。MFI型钛硅分子筛（TS-1）可在温和的反应条件下催化H2O2选择氧化烃类物质，如苯酚羟基化、烯烃环氧化等。且该过程具有高活性、高选择性及环保等优点。然而目前对于该催化剂的活性中心钛在MFI骨架中的位置仍在争议中，且对反应机理尚未形成一致看法。本工作拟应用量子化学计算方法从原子水平上研究杂原子钛在MFI结构中的12个不同四面体位的稳定性，以确定钛的骨架位置。在此基础上考察H2O2与骨架钛形成的钛过氧化物活性中间体的结构及其性质，并进一步考察溶剂分子在该活性中心上的吸附，对TS-1催化的丙烯环氧化反应的详细机理及反应过渡态和速控步骤等进行研究，确定完整的催化反应循环，为实现催化剂的分子设计及反应条件的优化提供理论基础。

结论摘要：

将杂原子引入分子筛骨架是对分子筛改性的最有效方法之一。如钛硅分子筛（TS-1）是性能优良的氧化催化剂，可在温和的反应条件下催化H2O2选择氧化烃类物质。然而，与杂原子分子筛的美好应用前景相比，它在工业推广中所迈出的步伐却相当小。其昂贵的生产成本和苛刻的合成条件、以及反应机理的不确定是影响工业化应用的主要障碍。因此，从杂原子分子筛合成机理出发，对其结构及其吸附、反应性能进行深入的研究，并对其催化反应机理进行探索和预测可以为推动其工业化进程提供重要的理论基础。本项目采用量子化学计算方法，对包括TS-1、磷酸铝分子筛、MOR、ZSM-5、MCM-22等在内的几类具有不同孔道结构、不同表面性质的杂原子分子筛进行了研究，并结合实验数据，得到了诸如杂原子分子筛合成机理、结构信息、吸附性能、催化反应机理等一系列结论，从而为选择分子筛吸附分离材料、开发工业吸附分离和纯化过程以及催化剂设计提供基础数据和理论依据。