合成氣經(jīng)費托合成（FTS）制液體燃料和化學品是非石油碳基資源優(yōu)化利用的重要途徑之一。費托合成催化反應的核心和關(guān)鍵是選擇和調(diào)控費托反應路徑。鐵基催化劑是理想的費托合成催化劑,用于生產(chǎn)具有較高汽、柴油組分含量的產(chǎn)品,既可用于高溫費托合成（300-350℃）,也可用于低溫費托合成（200-240℃）。此外,鐵基催化劑還具有較高的水氣變換（WGS）活性、可直接轉(zhuǎn)化煤基合成氣,且價廉易得、耐毒性強以及在高溫條件下仍可保持較低的甲烷選擇性等優(yōu)勢,因而受到了學術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。在費托合成反應條件下,Fe基費托催化劑物相組成與碳化鐵結(jié)構(gòu)十分復雜,而且隨反應條件和歷程發(fā)生動態(tài)變化,這對建立構(gòu)-效關(guān)系和調(diào)控產(chǎn)物選擇性帶來很大挑戰(zhàn)。近年來對Fe基費托催化劑的活性相辨認、甲烷生成途徑、鏈增長機理等已開展了大量的研究工作,但對低溫費托合成的活性相Fe2C的關(guān)注和研究相對較少,目前還不能理解催化劑結(jié)構(gòu)敏感性的根源和認識活性位的本質(zhì)及選擇性的調(diào)控機制,無法建立全溫段碳化鐵催化劑的構(gòu)效關(guān)系,因此難以實現(xiàn)Fe基費托合成催化劑的理性設計和精細結(jié)構(gòu)調(diào)控。本文以低溫費托合成催化劑Fe2C為主要研究對象,采用密度泛函理論... 

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究內(nèi)容
第2章 文獻綜述
    2.1 費托合成反應綜述
        2.1.1 費托合成的反應機理
        2.1.2 費托合成活性相的辨認
        2.1.3 低溫費托合成的活性相
    2.2 Fe基費托合成的催化劑研究
        2.2.1 Fe基催化劑活性相的辨認概述
        2.2.2 Fe基費托合成催化劑研究進展
第3章 理論計算模型和計算方法
    3.1 引言
    3.2 理論基礎(chǔ)
        3.2.1 密度泛函理論基礎(chǔ)
        3.2.2 基組和贗勢方法
        3.2.3 催化反應理論計算基本概念
    3.3 計算方法及軟件包介紹
        3.3.1 VASP軟件包
        3.3.2 計算方法
第4章 Fe_2C催化劑結(jié)構(gòu)特性及CO吸附
    4.1 引言
    4.2 計算方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 Fe_2C構(gòu)型的電子特性
        4.3.2 Fe_2C的暴露表面
        4.3.3 CO在Fe_2C表面的吸附行為
        4.3.4 CO在Fe_2C缺陷晶面上的吸附行為
        4.3.5 CO在Fe_2C表面的活化前驅(qū)體構(gòu)型
        4.3.6 電子結(jié)構(gòu)對CO吸附行為的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 CO活化機理與催化活性描述符辨認
    5.1 引言
    5.2 計算方法和構(gòu)型
        5.2.1 計算方法
        5.2.2 Fe_2C上典型表面的構(gòu)型
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 CO在η-Fe_2C完美晶面上的活化行為
        5.3.2 CO在ε-Fe_2C完美晶面上的活化行為
        5.3.3 CO在η-Fe_2C缺陷晶面上的活化行為
        5.3.4 CO在ε-Fe_2C缺陷晶面上的活化行為
        5.3.5 電子結(jié)構(gòu)對CO在Fe_2C表面活化行為的影響
    5.4 本章小結(jié)
第6章 CH_4形成與C-C偶聯(lián)機理以及選擇性描述符辨認
    6.1 引言
    6.2 計算方法和構(gòu)型
        6.2.1 計算方法
        6.2.2 計算模型
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 甲烷形成機理
        6.3.2 C-C偶聯(lián)機理
        6.3.3 CO插入機理
        6.3.4 CH_4和C_(2+)選擇性
        6.3.5 Fe_2C表面C物種的催化循環(huán)
        6.3.6 表面結(jié)構(gòu)對甲烷選擇性的影響
    6.4 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論與展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新性
    7.3 展望
參考文獻
致謝
博士學習期間的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3680608