二氧化碳轉(zhuǎn)化和利用是應(yīng)對溫室效應(yīng)和能源短缺的重要策略。CO₂加氫轉(zhuǎn)化為甲醇,是轉(zhuǎn)化和儲存CO₂的理想方法。該反應(yīng)所采用催化劑以負(fù)載型Cu基催化劑為主,但其存在反應(yīng)條件苛刻,對目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性低以及轉(zhuǎn)化率低等問題。單原子催化劑（Single atom catalysts,SACs）憑借其催化效率高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、原子利用率高等優(yōu)點,近年來備受關(guān)注。目前,關(guān)于SACs的研究難點主要集中于制備方法。制備SACs的關(guān)鍵是實現(xiàn)金屬前驅(qū)體的原子級分散,一般可通過空間限域、缺陷捕獲、配位點錨定等策略進(jìn)行。本文采用第一性原理中的密度泛函方法,借助Material Studio軟件包中的DMol³模塊,從理論角度構(gòu)造載體缺陷和配位錨點,構(gòu)建氮摻雜缺陷石墨烯負(fù)載的Cu單原子催化劑,旨在探究單原子形成機理,為制備方法的改進(jìn)提供理論依據(jù)。并進(jìn)一步探究了SACs催化CO₂加氫制甲醇反應(yīng)機理,給出了理論最優(yōu)反應(yīng)路徑。具體研究內(nèi)容如下:（1）在構(gòu)建完美石墨烯模型的基礎(chǔ)上,構(gòu)建單/雙空位缺陷石墨烯和N摻雜石墨烯模型,最后構(gòu)建吸附單個C... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 綜述
    1.1 二氧化碳催化轉(zhuǎn)化
        1.1.1 二氧化碳甲烷化反應(yīng)
        1.1.2 逆水煤氣反應(yīng)
        1.1.3 二氧化碳制二甲醚反應(yīng)
        1.1.4 二氧化碳制甲醇反應(yīng)
    1.2 二氧化碳加氫制甲醇反應(yīng)機理
        1.2.1 碳源
        1.2.2 反應(yīng)活性中心
        1.2.3 反應(yīng)的中間產(chǎn)物
    1.3 二氧化碳加氫制甲醇催化劑的研究進(jìn)展
        1.3.1 銅基催化劑
        1.3.2 貴金屬基催化劑
        1.3.3 雙金屬及其他催化劑
    1.4 單原子催化劑及二氧化碳加氫反應(yīng)機理
        1.4.1 單原子催化劑合成方法
        1.4.2 二氧化碳加氫反應(yīng)機理
    1.5 本文研究意義及內(nèi)容
        1.5.1 研究意義
        1.5.2 研究內(nèi)容
2 理論基礎(chǔ)和計算方法
    2.1 第一性原理理論
        2.1.1 絕熱近似(Born-Oppenheimer近似)
        2.1.2 單電子近似(Hartree-Fock近似)
    2.2 密度泛函理論
        2.2.1 Thomas-Fermi模型
        2.2.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.3 Kohn-Sham方程
    2.3 交換關(guān)聯(lián)泛函的簡化
        2.3.1 局域密度近似(LDA)
        2.3.2 廣義梯度近似(GGA)
    2.4 單原子穩(wěn)定性理論分析
    2.5 反應(yīng)過渡態(tài)搜索
    2.6 計算軟件和模塊
3 氮摻雜石墨烯負(fù)載銅單原子穩(wěn)定性研究
    3.1 模型與計算參數(shù)
    3.2 結(jié)果與討論
        3.2.1 氮摻雜缺陷石墨烯負(fù)載銅單原子的結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        3.2.2 銅單原子與氮摻雜缺陷石墨烯的結(jié)合能
        3.2.3 氮摻雜缺陷石墨烯負(fù)載銅單原子的電子結(jié)構(gòu)
    3.3 本章小結(jié)
4 銅單原子催化劑催化二氧化碳加氫制甲醇機理研究
    4.1 模型與計算參數(shù)
    4.2 結(jié)果與討論
        4.2.1 不同反應(yīng)路徑反應(yīng)熱計算分析
        4.2.2 不同反應(yīng)路徑過渡態(tài)計算分析
    4.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]甲醇作為車用汽油調(diào)合組分的利弊分析[J]. 宋利軍.  現(xiàn)代化工. 2018(08)
[3]國內(nèi)外甲醇市場分析及展望[J]. 蔣子龍,姜博洋,王金鵬,孫寶文.  化學(xué)工業(yè). 2017(06)
[4]二維材料限域單原子催化劑研究進(jìn)展（英文）[J]. 王勇,張文華,鄧德會,包信和.  催化學(xué)報. 2017(09)
[5]二氧化碳回收及利用分析[J]. 徐立龍,任靜.  廣州化工. 2017(11)
[6]Catalytic carbon dioxide hydrogenation to methane: A review of recent studies[J]. Xiong Su,Jinghua Xu,Binglian Liang,Hongmin Duan,Baolin Hou,Yanqiang Huang.  Journal of Energy Chemistry. 2016(04)
[7]二氧化碳捕集技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 劉書群,王龍龍,劉理華.  廣州化工. 2014(02)
[8]如何分析第一性原理的計算結(jié)果[J]. 李驥,張鳳英,王陽.  電腦知識與技術(shù). 2010(14)
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博士論文
[1]一碳反應(yīng)中Cu基催化劑的結(jié)構(gòu)調(diào)變與催化性能調(diào)控研究[D]. 章日光.太原理工大學(xué) 2013

碩士論文
[1]鎳摻雜銅表面上二氧化碳合成甲醇機理的理論研究[D]. 張玲.河南師范大學(xué) 2018



本文編號：3562749