甲烷二氧化碳重整反應(yīng)一方面可以制得適宜于F-T合成的合成氣,另一方面在雙氣頭多聯(lián)產(chǎn)工藝中代替了高能耗的水氣變換反應(yīng)起到調(diào)節(jié)合成氣氫碳比的作用,對(duì)天然氣化工和煤化工的發(fā)展都有重要的影響。目前,制約該反應(yīng)推廣的主要瓶頸是缺乏廉價(jià)、高效、穩(wěn)定的催化劑。以NiO-MgO固溶體為前驅(qū)體的Ni/MgO催化劑在CH₄/CO₂重整反應(yīng)中展現(xiàn)出了良好的催化活性和抗積碳性能,是最具工業(yè)應(yīng)用前景的催化劑之一。本文構(gòu)建了多種Ni/MgO催化劑和MgO模型,采用密度泛函計(jì)算的方法在不同模型上模擬了CH₄/CO₂重整反應(yīng),系統(tǒng)考察了Ni/MgO微觀結(jié)構(gòu)的變化對(duì)重整反應(yīng)機(jī)理的影響,并在電子水平對(duì)構(gòu)效關(guān)系的本質(zhì)進(jìn)行了分析,主要包括以下幾方面內(nèi)容:1)以實(shí)驗(yàn)表征結(jié)果為基礎(chǔ),構(gòu)建了Ni8/MgO（100）模型并模擬了CH₄/CO₂重整過(guò)程。結(jié)果表明,CO₂可以比較容易地在Ni8/MgO（100）上發(fā)生吸附和解離,直接解離和加氫解離的控速步驟能壘相差很小,O和OH均為氧物... 

【文章來(lái)源】：太原理工大學(xué)山西省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：186 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 研究背景
    1.1 引言
4/CO₂重整反應(yīng)">    1.2 CH₄/CO₂重整反應(yīng)
4/CO₂重整反應(yīng)熱力學(xué)">        1.2.1 CH₄/CO₂重整反應(yīng)熱力學(xué)
4/CO₂重整反應(yīng)機(jī)理">        1.2.2 CH₄/CO₂重整反應(yīng)機(jī)理
    1.3 影響Ni系催化劑積碳的因素
        1.3.1 雙金屬結(jié)構(gòu)
        1.3.2 金屬顆粒尺寸
        1.3.3 載體的性質(zhì)
        1.3.4 金屬載體相互作用
    1.4 Ni/MgO催化劑
        1.4.1 Ni/MgO催化劑
        1.4.2 Ni/MgO催化劑研究中存在的問(wèn)題
    1.5 選題依據(jù)和研究方案
    本章參考文獻(xiàn)
第二章 理論基礎(chǔ)與計(jì)算方法
    2.1 Schr?dinger方程及三個(gè)基本近似
        2.1.1 Schr?dinger方程
        2.1.2 三個(gè)基本近似
    2.2 第一性原理計(jì)算方法
        2.2.1 從頭算法
        2.2.2 密度泛函理論
    2.3 CASTEP程序包
    2.4 過(guò)渡態(tài)理論
        2.4.1 過(guò)渡態(tài)和活化能
        2.4.2 控速步驟
        2.4.3 過(guò)渡態(tài)搜索
    2.5 計(jì)算參數(shù)
    2.6 能量變化計(jì)算方法
    本章參考文獻(xiàn)
4/CO₂重整反應(yīng)機(jī)理的研究">第三章 Ni8/MgO（100）上CH₄/CO₂重整反應(yīng)機(jī)理的研究
    3.1 引言
    3.2 計(jì)算模型
4的吸附與解離">    3.3 CH₄的吸附與解離
4的解離吸附">        3.3.1 CH₄的解離吸附
3解離">        3.3.2 CH₃解離
2解離">        3.3.3 CH₂解離
        3.3.4 CH解離
4在Ni8/MgO（100）的分步裂解機(jī)理">        3.3.5 CH₄在Ni8/MgO（100）的分步裂解機(jī)理
2的吸附與解離">    3.4 CO₂的吸附與解離
2的吸附">        3.4.1 CO₂的吸附
2的直接解離">        3.4.2 CO₂的直接解離
2的加氫解離">        3.4.3 CO₂的加氫解離
2在Ni8/MgO（100）上的吸附解離反應(yīng)機(jī)理">        3.4.4 CO₂在Ni8/MgO（100）上的吸附解離反應(yīng)機(jī)理
xO的生成與解離">    3.5 CH_xO的生成與解離
3O的生成與解離">        3.5.1 CH₃O的生成與解離
2O的生成與解離">        3.5.2 CH₂O的生成與解離
        3.5.3 CHO生成與解離
        3.5.4 C與O的氧化反應(yīng)
xO在Ni8/MgO（100）上的生成以及解離反應(yīng)機(jī)理">        3.5.5 CH_xO在Ni8/MgO（100）上的生成以及解離反應(yīng)機(jī)理
xOH的生成和解離">    3.6 CH_xOH的生成和解離
2OH的生成和解離">        3.6.1 CH₂OH的生成和解離
        3.6.2 CHOH的生成和解離
        3.6.3 C與OH的氧化反應(yīng)以及COH的解離
xOH在Ni8/MgO（100）上的生成以及解離反應(yīng)機(jī)理">        3.6.4 CH_xOH在Ni8/MgO（100）上的生成以及解離反應(yīng)機(jī)理
4/CO₂在Ni8/MgO（100）重整過(guò)程總反應(yīng)機(jī)理的分析">    3.7 CH₄/CO₂在Ni8/MgO（100）重整過(guò)程總反應(yīng)機(jī)理的分析
    3.8 本章小結(jié)
    本章參考文獻(xiàn)
4/CO₂重整反應(yīng)的影響">第四章 Ni顆粒尺寸對(duì)CH₄/CO₂重整反應(yīng)的影響
    4.1 引言
    4.2 計(jì)算模型
4/CO₂的重整反應(yīng)">    4.3 Ni4/MgO（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)
4的解離">        4.3.1 Ni4/MgO（100）上CH₄的解離
2在Ni4/MgO（100）上的吸附解離">        4.3.2 CO₂在Ni4/MgO（100）上的吸附解離
xO的形成與脫氫">        4.3.3 Ni4/MgO（100）上CH_xO的形成與脫氫
4/CO₂的重整反應(yīng)機(jī)理">        4.3.4 Ni4/MgO（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)機(jī)理
12/MgO（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)">    4.4 Ni₁2/MgO（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)
12/MgO（100）上CH₄的解離">        4.4.1 Ni₁2/MgO（100）上CH₄的解離
2在Ni₁2/MgO（100）上的吸附解離">        4.4.2 CO₂在Ni₁2/MgO（100）上的吸附解離
12/MgO（100）上CH_x的氧化以及CH_xO的脫氫">        4.4.3 Ni₁2/MgO（100）上CH_x的氧化以及CH_xO的脫氫
12/MgO（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)機(jī)理">        4.4.4 Ni₁2/MgO（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)機(jī)理
x/MgO（100）上CH₄/CO₂重整反應(yīng)的分析">    4.5 Ni_x/MgO（100）上CH₄/CO₂重整反應(yīng)的分析
x/MgO（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)機(jī)理">        4.5.1 Ni_x/MgO（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)機(jī)理
x/MgO（100）的電子結(jié)構(gòu)">        4.5.2 Ni_x/MgO（100）的電子結(jié)構(gòu)
4/CO₂重整反應(yīng)與Ni_x/MgO（100）電子結(jié)構(gòu)的關(guān)系">        4.5.3 CH₄/CO₂重整反應(yīng)與Ni_x/MgO（100）電子結(jié)構(gòu)的關(guān)系
    4.6 本章小結(jié)
    本章參考文獻(xiàn)
4/CO₂重整反應(yīng)的影響">第五章 載體Ni/Mg比對(duì)CH₄/CO₂重整反應(yīng)的影響
    5.1 引言
xMg_yO（100）模型的選擇">    5.2 Ni8/Ni_xMg_yO（100）模型的選擇
1Mg₂₆O₂₇（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)">    5.3 Ni8/ Ni₁Mg₂₆O₂₇（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)
4在Ni8/Ni₁Mg₂₆O₂₇（100）上的的解離">        5.3.1 CH₄在Ni8/Ni₁Mg₂₆O₂₇（100）上的的解離
2在Ni8/Ni₁Mg₂₆O₂₇（100）上的解離">        5.3.2 CO₂在Ni8/Ni₁Mg₂₆O₂₇（100）上的解離
xO在Ni8/Ni₁Mg₂₆O₂₇（100）上的生成與解離">        5.3.3 CH_xO在Ni8/Ni₁Mg₂₆O₂₇（100）上的生成與解離
1Mg₂₆O₂₇（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)機(jī)理">        5.3.4 Ni8/Ni₁Mg₂₆O₂₇（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)機(jī)理
13Mg₁₄O₂₇（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)">    5.4 Ni8/Ni₁₃Mg₁₄O₂₇（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)
13Mg₁₄O₂₇（100）上CH₄的解離">        5.4.1 Ni8/Ni₁₃Mg₁₄O₂₇（100）上CH₄的解離
2在Ni8/Ni₁₃Mg₁₄O₂₇（100）上的吸附解離">        5.4.2 CO₂在Ni8/Ni₁₃Mg₁₄O₂₇（100）上的吸附解離
13Mg₁₄O₂₇（100）上CH和C的氧化以及CHO的脫氫">        5.4.3 Ni8/Ni₁₃Mg₁₄O₂₇（100）上CH和C的氧化以及CHO的脫氫
13Mg₁₄O₂₇（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)機(jī)理">        5.4.4 Ni8/Ni₁₃Mg₁₄O₂₇（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)機(jī)理
14Mg₁₃O₂₇（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)">    5.5 Ni8/Ni₁₄Mg₁₃O₂₇（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)
14Mg₁₃O₂₇（100）上CH₄的解離">        5.5.1 Ni8/Ni₁₄Mg₁₃O₂₇（100）上CH₄的解離
2在Ni8/Ni₁₄Mg₁₃O₂₇（100）上的吸附解離">        5.5.2 CO₂在Ni8/Ni₁₄Mg₁₃O₂₇（100）上的吸附解離
14Mg₁₃O₂₇（100）上CH和C的氧化以及CHO的脫氫">        5.5.3 Ni8/Ni₁₄Mg₁₃O₂₇（100）上CH和C的氧化以及CHO的脫氫
14Mg₁₃O₂₇（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)機(jī)理">        5.5.4 Ni8/Ni₁₄Mg₁₃O₂₇（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)機(jī)理
xMg_yO（100）上CH₄/CO₂重整反應(yīng)的分析">    5.6 Ni8/Ni_xMg_yO（100）上CH₄/CO₂重整反應(yīng)的分析
xMg_yO₂₇（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)機(jī)理">        5.6.1 Ni8/Ni_xMg_yO₂₇（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)機(jī)理
xMg_yO₂₇（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)關(guān)鍵步驟的電荷分配">        5.6.2 Ni8/Ni_xMg_yO₂₇（100）上CH₄/CO₂的重整反應(yīng)關(guān)鍵步驟的電荷分配
    5.7 本章小結(jié)
    本章參考文獻(xiàn)
2在MgO表面的吸附和解離">第六章 CO₂在MgO表面的吸附和解離
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)條件與模型構(gòu)建
        6.2.1 模型的選擇與構(gòu)建
        6.2.2 DRIFTS實(shí)驗(yàn)條件
2在潔凈的MgO表面的吸附">    6.3 CO₂在潔凈的MgO表面的吸附
2在MgO表面的解離">    6.4 CO₂在MgO表面的解離
2的直接解離">        6.4.1 CO₂的直接解離
2在MgO表面的加氫解離">        6.4.2 CO₂在MgO表面的加氫解離
2在MgO表面解離過(guò)程的動(dòng)力學(xué)分析">        6.4.3 CO₂在MgO表面解離過(guò)程的動(dòng)力學(xué)分析
    6.5 DRIFTS實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    6.6 本章小結(jié)
    本章參考文獻(xiàn)
第七章 總結(jié)
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    7.3 不足和建議
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的主要成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：2965471