探析分子筛结构与酸性的量子化学研究

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1、北京化工大学硕士学位论文分子筛结构与酸性的量子化学研究姓名：辛益双申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：陈标华20090525摘要分子筛结构与酸性的量子化学研究在石油化工生产过程中，作为环境友好的高效催化剂，沸石分子筛正逐步取代目前工业上常用的硫酸、氢氟酸和三氯化铝等具有强腐蚀性的液体酸催化剂，在许多化工过程中得以应用。而分子筛的结构与酸性是影响分子筛催化性能的重要因素，因此对分子筛结构与酸性的研究具有很重要的意义。主要内容与结果如下：1．用量子化学方法计算分子筛一般模型。分别采用从头计算HF方法，最

2、常用的密度泛函B3LYP／6-319基组，考虑了氢原子弥散效应的B3LYP／6．31g**基组，考虑了重原子弥散效应的B3LYP／6．31g*基组来计算构建的分子筛模型，得出的计算结果表明了，在较低级别的计算方法下，小模型不能用来模拟分子筛，而增高计算方法的级别可以在一定程度上弥补缺陷。2．用密度泛函中最常用的B3LYP／6．319基组分别以13分子筛，ZSM．5，MCM．22为例，建立3T．20T的一系列模型，探索分子筛结构与酸性的关系，为了验证模型的合理性，我们在优化完的模型上进一步计算了它的核磁表征

3、参数。3．用密度泛函中最常用的B3LYP／6．319基组计算了B分子筛，ZSM一5，MCM．22分子筛大模型，发现13分子筛42T模型在这样的计算级别上可以表现出Beta分子筛的一般性质，从理论上验证了"Beta分子筛的实验表征I北京化工大学硕士学位论文值。并在此模型的基础上，进一步探索了不同位置B酸位的酸性以及硅铝比对分子筛酸性的影响。结果发现在13分子筛孔道交界处酸性比在孔道内的强，随着硅铝比的增加酸强度逐渐增强。关键词：分子筛，硅铝比，化学位移，密度泛函(DFT)ⅡStudyingtheStruct

4、ureandAcidityofZeoliteUsingQuantumChemistry●AbstractAsenviorimentfriendlygoodeffectcatalyzerinpetroleumandchemicalprocesses，zeoliteisdisplayingusualcatalyzerofliquidacidwithstrongcorrosivelikevitriol，hydrofluoricacidandthreechlorinationaluminuminmanychemi

5、calprocess．Andthestructureandacidaretheimportantfactorofcatalyzedperfomanceofzeolie．Soitisveryimportanttostudythestructureandacidofzeolite．ThemaincontentandresultoftHsarticleaSfollows：1．Calculatemodelsofzeoliteusingquantumchemistrymethod．Wecalculatedzeoli

6、temodelsseparatelyusingHartree-Fockmethod，thebestusingB3LYP／6—31gmethodofDensityFunctionTheory,B3LYP／6—31g宰书methodconsideringHatomsdispersion，andthemethodconsideringbigatomsdispersionB3LYP／6-31g木method．Theresultstellthatunderlow—gradecalculationmethod，sma

7、llmodelsCannotsimulatezeolite．However，usinghigh-gradecalculationmethodcanremedylimitationatsomeextent．2．UsingthebestusingB3LYP／6—31gmethodofDensityFunctionIII北京化工大学硕士学位论文Theorytocalculateserialmodelsfrom3Tto20Tofp，MCM一22，ZSM一5zeolite，inordertovalidatether

8、ationalityofthemodels，wecalculatethetokenvaluefurthermore．3．UsingthebestusingB3LYP／6-31gmethodofDensityFunctionTheorytocalculatelargemodelsofp，MCM一22，ZSM-5zeolite，andfindthat42Tmodelweconstructedputsupthegeneralchar