關(guān)于如何利用二氧化碳作為初始碳源來制備具有更高價(jià)值的甲醇研究一直以來是能源研究的前沿課題,我們?nèi)绻軌虬芽諝庵械亩趸細(xì)怏w進(jìn)行捕獲然后將其和氫氣進(jìn)行反應(yīng)生成甲醇,這不僅可以緩解溫室效應(yīng)等一系列的環(huán)境問題,同時(shí)還可以生成高儲(chǔ)氫密度的甲醇化學(xué)產(chǎn)品,而甲醇則也可以作為上游的化工基礎(chǔ)原料來合成其他許多重要的有機(jī)化工產(chǎn)品。在當(dāng)前的甲醇合成基礎(chǔ)研究以及實(shí)際的工業(yè)化過程中,這一反應(yīng)所用的主要催化劑體系是銅系催化劑,而在最具有代表性的Cu/ZnO/Al2O3銅系催化劑表面,CO2加氫合成甲醇這一反應(yīng)的催化活性相以及其相應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理問題近年來一直存在很多爭(zhēng)議,而我們的研究工作致力于解決這些關(guān)于表面反應(yīng)的活性爭(zhēng)議,通過采用密度泛函理論計(jì)算,我們深入研究了在真實(shí)的催化反應(yīng)條件下,Cu/ZnO/Al2O3催化劑中可能存在的Zn/Cu反應(yīng)表面、ZnO/Cu表面以及ZnOH/Cu三種活性相上CO2加氫的反應(yīng)機(jī)理。我們已經(jīng)證明,二氧化碳活化更有可能經(jīng)歷甲酸鹽的反應(yīng)路徑從而生成甲醇,而不是逆水氣轉(zhuǎn)換途徑達(dá)到最終產(chǎn)物。此外,催化劑表面的羥基通過降低反應(yīng)決速步HCOO和H3CO的加氫反應(yīng)能壘,從而使得甲醇合成反應(yīng)的活性... 

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 選題背景及意義
        1.1.1 二氧化碳的排放現(xiàn)狀
        1.1.2 二氧化碳的回收及利用
    1.2 二氧化碳加氫合成甲醇
        1.2.1 甲醇的性質(zhì)
        1.2.2 二氧化碳合成甲醇催化劑
    1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 二氧化碳加氫合成甲醇的理論研究
    1.5 選題思路及研究?jī)?nèi)容
第二章 理論方法
    2.1 量子化學(xué)簡(jiǎn)介
    2.2 密度泛函理論計(jì)算基礎(chǔ)
        2.2.1 Thomas-Fermi理論
        2.2.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.3 Kohn-Sham定理
    2.3 交換相關(guān)泛函研究
        2.3.1 局域密度近似概念
        2.3.2 廣義梯度近似概念
    2.4 贗勢(shì)
        2.4.1 范數(shù)守恒贗勢(shì)
        2.4.2 超軟贗勢(shì)
    2.5 計(jì)算軟件簡(jiǎn)介
第三章 Cu/ZnO/Al_2O_3表面的反應(yīng)機(jī)理研究
    3.1 研究背景及意義
    3.2 Zn/Cu(211)、ZnO/Cu(211)、ZnOH/Cu(211)建模
        3.2.1 Cu(211)和Cu(111)的表面能計(jì)算
        3.2.2 參數(shù)設(shè)置及模型優(yōu)化
    3.3 CO_2合成甲醇的反應(yīng)路徑
        3.3.1 甲酸鹽反應(yīng)路徑
        3.3.2 RWGS+CO加氫反應(yīng)路徑
    3.4 最佳反應(yīng)路徑
第四章 Zn/Cu、ZnO/Cu和ZnOH/Cu活性相的機(jī)理比較
    4.1 Zn/Cu和ZnO/Cu活性位點(diǎn)的爭(zhēng)端
    4.2 ZnO/Cu和ZnOH/Cu活性相的形成
    4.3 Zn/Cu、ZnO/Cu和ZnOH/Cu活性相機(jī)理的比較
        4.3.1 三種活性相上的相對(duì)反應(yīng)能量和路徑比較
        4.3.2 三種活性相上的相對(duì)能量校正以及吉布斯自由能路徑
    4.4 電荷分析
    4.5 反應(yīng)速率分析
    4.6 本章結(jié)論
第五章 關(guān)于在鋅團(tuán)簇上CO2加氫制甲醇的DFT理論研究
    5.1 鋅團(tuán)簇的研究背景及意義
    5.2 Zn_1/Cu(111)、Zn_3/Cu(111)、Zn_3O/Cu(111)建模
    5.3 反應(yīng)中間體和過渡態(tài)
    5.4 CO_2在Zn_1@Cu,Zn_3@Cu表面的分解
    5.5 CO生成甲醇反應(yīng)路徑
    5.6 Zn_1@Cu、Zn_3@Cu、Zn_3O@Cu催化劑表面反應(yīng)機(jī)理的比較
    5.7 本章結(jié)論
第六章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者及導(dǎo)師簡(jiǎn)介
附件


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]二氧化碳加氫制備甲醇技術(shù)進(jìn)展[J]. 史建公,劉志堅(jiān),劉春生.  中外能源. 2018(09)
[2]催化二氧化碳直接加氫制備甲醇研究新進(jìn)展[J]. 陳景潤(rùn).  山東化工. 2018(09)
[3]Theoretical insight into methanol steam reforming on indium oxide with different coordination environments[J]. Jinglin Wang,Haifeng Wang,P.Hu.  Science China（Chemistry）. 2018(03)
[4]Theoretical insight into the selectivities of copper-catalyzing heterogeneous reduction of carbon dioxide[J]. Xitong Sun,Xiaoming Cao,P.Hu.  Science China Chemistry. 2015(04)

碩士論文
[1]基于分子篩封裝Pt的催化材料性能研究[D]. 劉帆.太原理工大學(xué) 2016
[2]Cu基催化劑上CO/CO2加氫制備甲醇的理論研究[D]. 李靜.太原理工大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3689747