【摘要】：近年來隨著工業(yè)的快速發(fā)展,有毒氣體CO的排放量也呈現(xiàn)出迅速遞增的趨勢。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必然帶來環(huán)境的污染與破壞,但是從可持續(xù)發(fā)展的理念出發(fā),我們必須遵循經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境污染的治理同步進(jìn)行。這就要求我們在追求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中,一是要有效的治理有毒有污染的氣體,二是要追求發(fā)展新的綠色能源,這也是本論文體現(xiàn)的兩個(gè)重要觀點(diǎn)。目前納米粒子催化劑由于具有獨(dú)特的催化活性受到越來越多的關(guān)注。而在選擇催化劑時(shí)我們既希望它有高的催化活性,又希望它的性價(jià)比高。從這個(gè)思路出發(fā)我們選擇了價(jià)錢便宜的鋁來摻雜少量的金作為催化CO氧化的催化劑。這是因?yàn)?Al由于其許多化學(xué)和物理性質(zhì)比如像導(dǎo)電性,超導(dǎo)性和磁性,在化學(xué)反應(yīng)和納米設(shè)備上起著非常重要的作用。尤其是Al合金團(tuán)簇在應(yīng)用材料科學(xué)和物理化學(xué)的傳統(tǒng)領(lǐng)域方面越來越受到關(guān)注。因此在過去的幾年里,Al納米團(tuán)簇?fù)诫s金屬或者非金屬原子已經(jīng)受到了很大的關(guān)注,而金納米團(tuán)簇在CO催化氧化CO_2上有區(qū)別于純金的獨(dú)特的催化活性,因此受到了廣泛的關(guān)注。所以本論文在Gaussian09軟件包下,采用密度泛函理論-DFT中的PBE的方法,對Au原子采用LANL2DZ的贗勢基組,對Al、C、H、O原子采用6-31g(d,p)的基組,系統(tǒng)的研究了Al團(tuán)簇?fù)诫sAu原子即Al_nAu(n=1-12)催化氧化CO的LH反應(yīng)機(jī)理。我們的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)Al11Au表現(xiàn)出了高的催化活性,決速步的能壘只有0.36 eV。氫能由于具有質(zhì)量輕,易儲存,燃燒產(chǎn)生的能量大,燃燒后的產(chǎn)物無污的優(yōu)點(diǎn)而成為目前最受歡迎的綠色能源。而水煤氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)就是要除去氫氣生產(chǎn)過程中的CO,進(jìn)一步提高氫氣的濃度。目前已經(jīng)有大量關(guān)于水煤氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)的報(bào)道,而金屬羰基化合物在水煤氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)中展示出了高的催化活性,但是金屬羰基化合物在水煤氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)的研究僅限于鐵族元素,有必要探索其他族元素的金屬羰基化合物。本文采取密度泛函理論中的B3LYP的方法,對W原子采用LANL2DZ的贗勢基組,對H原子,O原子和C原子采用6-31++g(d,p)基組。研究了W(CO)_6和W_2(CO)_(10)催化水煤氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)的機(jī)理。研究結(jié)果表明,二元的W_2(CO)_(10)在催化水煤氣轉(zhuǎn)換中有高的TOF值(3.62×10~(-12),氣相;8.74×10~(-15),液相)表現(xiàn)出了高的催化活性,雙核機(jī)理也是最好的反應(yīng)機(jī)理。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of industry, the emission of toxic gas CO also shows a trend of rapid increase. The development of economy will inevitably lead to environmental pollution and destruction, but from the concept of sustainable development, we must follow the economic development and environmental pollution control simultaneously. This requires us to pursue the process of economic development, one is to effectively control toxic and polluting gas, the other is to pursue the development of new green energy, which is also reflected in this paper two important points of view. At present, nanoparticles have attracted more and more attention because of their unique catalytic activity. In the selection of catalyst, we hope that it has high catalytic activity and high cost-performance ratio. Based on this idea, we choose cheap aluminum as catalyst for CO oxidation by doping a small amount of gold. This is because Al plays a very important role in chemical reactions and nanoscale devices because of its many chemical and physical properties such as conductivity superconductivity and magnetism. Especially, Al alloy clusters have attracted more and more attention in the traditional fields of material science and physical chemistry. Therefore, in the past few years, Al nanoclusters doped with metal or non-metallic atoms have attracted much attention, and gold nanoclusters have unique catalytic activity different from pure gold in the catalytic oxidation of CO_2 by CO. As a result, it has received extensive attention. In this paper, the PBE method in DFT is used in the Gaussian09 software package. The pseudopotential basis set of LANL2DZ is used for Au atom, and 6-31g (DNP) basis set is used for Al,C,H,O atom. The mechanism of LH oxidation of CO catalyzed by Al cluster doped with Au atom (Al_nAu 1-12) was studied systematically. Our results show that Al11Au exhibits high catalytic activity with a barrier of only 0.36 eV.. Hydrogen energy has become the most popular green energy because of its advantages of light weight, easy storage, large energy generated by combustion and no pollution after combustion. The water gas conversion reaction is to remove CO, from the hydrogen production process and further increase the hydrogen concentration. At present, there have been a lot of reports on water gas conversion reaction, and metal carbonyl compounds show high catalytic activity in water gas conversion reaction, but the study of metal carbonyl compounds in water gas conversion reaction is limited to iron group elements. It is necessary to explore other groups of metal carbonyl compounds. In this paper, the method of B3LYP in density functional theory is used. The pseudopotential basis set of LANL2DZ is used for W atom, and 6-31 g (dapp) basis set for H atom, O atom and C atom. The mechanism of water gas conversion catalyzed by W (CO) _ 6 and W _ 2 (CO) _ (10) was studied. The results show that binary W _ S _ 2 (CO) _ (10) has high TOF value (3.62 脳 10 ~ (-12), gas phase) in catalytic water gas conversion. 8.74 脳 10 ~ (-15), liquid phase) showed high catalytic activity, and the binuclear mechanism was also the best reaction mechanism.
【學(xué)位授予單位】：山西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ542.4;O643.12

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