DFT方法研究酸性沸石上苯与乙烯烷基化反应的机理.pdf

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1、第24卷第2期化学研究中国科技核心期刊2013年3月CHEMICALRESEARCHhxyjl@henu．edu．CI1DFT方法研究酸性沸石上苯与乙烯烷基化反应的机理张达，孙晓岩，项曙光(青岛科技大学炼油化工高新技术研究所，山东青岛266042)摘要：采用B3LYP／6—31G水平计算来研究酸性沸石上苯与乙烯的烷基化反应历程，从生成能和反应活化能角度分析并讨论了苯与乙烯的反应机理．选取4T簇模型模拟分子筛的酸性位，使用密度泛函理论对烷基化反应三种不同的反应机理(两个联合反应机理和一个分步反应机理)进行计算分析．结果表明，在联合反应机理中，乙烯的质子化和苯与乙烯间c—c键的形成同时发

2、生；分步反应机理中，首先形成一个稳定的乙醇盐中间物种，然后与苯分子反应形成乙苯．联合机理速控步骤的活化能约为16okJ／mol，分步机理速控步骤的活化能为190．24kJ／mo1．因此，酸性沸石上苯与乙烯烷基化反应机理主要以联合机理为主，但分步机理与其有一定程度的竞争．关键词：苯；乙烯；烷基化反应；密度泛函；反应机理中图分类号：O643．1文献标志码：A文章编号：1008一1011(2O13)02—0189—06ReactionmechanismstudyonalkylationofbenzenewithethyleneoveracidzeolitebasedonDFTmethodZ

3、HANGDa．SUNXiao～yan．XIANGShu—guang(TheHi—TechInstituteforPetroleumandChemicalIndustry，QingdaoUniversityofScienceandTechnologyQingdao266042，Shandong，China)Abstract：TheacidzeolitecatalyzedalkylationofbenzenewithetheneisinvestigatedattheB3LYP／6—31Glevelofcalculationwitha4T—clusterrepresentingtheBr~

4、nstedacidsiteofthezeolite．Thereactionmechanismhasbeenanalyzedaccordingtotheformationenergyandreac—tionactivationenergy．Threedifferentreactionmechanismsofalkylation，twoconcertedmech—anismandonestepwisemechanism，havebeenanalyzedbydensityfunctionaltheory．There—sultsshowedthatetheneprotonationandC。

5、——Cbondformationoccursimultaneouslyintheconcertedmechanism．Thestepwisemechanismstartswiththeformationofastableethoxideintermediatewhichsubsequentlyreactswithbenzenetoformthereactionproduct．Theactiva—tionenergyfortheconcertedmechanismwasabout160kJ／tool，whileitwas190．24kJ／molforthestepwisemechani

6、sm．Theresultsshowedthatalkylationofbenzenewithethyleneoccurredthroughbothconcertedmechanismandstepwisemechanism，andtheywerecompetitivetoeachother．Keywords：benzene；ethylene；alkylation；DFT；reactionmechanism乙苯主要是用来作为苯乙烯生产中的一个中间体，苯乙烯主要用于工业上合成树脂，橡胶等，也可以用于涂料和医药产业．乙苯主要由苯和乙烯烷基化制得，烷基化反应所需传统催化剂大多是如AIC1。和

7、BF。这样的有腐蚀性并且难以处理的氯化物液体催化剂．沸石催化剂的应用为乙苯的生产提供了一种环收稿日期：2012—11—29．基金项目：国家自然科学基金青年基金资助项目(21106073)．作者简介：张达(1988一)，男，硕士生．研究方向：工业催化与反应器工程，过程系统工程．E—mail：sunxyan@163．corD．_19O化学研究保的路线，并且通过控制沸石孔径大小，使实现沸石催化剂卓越的产品选择性成为可能．大部分对酸性沸石催化苯烷基化反应的研究都集