苯酚在铂（111）表面加氢脱氧反应机理的密度泛函理论研究

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1、苯酚在铂(111)表面加氢脱氧反应机理的密度泛函理论研究ADFTStudyonHydrodeoxygenationofPhenolonPt(111)Surface工程领域：化学工程作者姓名：刘丹指导教师：葛庆峰教授企业导师：刘红光教授级高工天津大学化工学院二零一七年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任

2、何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要生物质能源是第四大能源，与传统能源相比，生物质能具有可再生、碳中性、地域限制小等优点。将

3、生物质木质素转化为燃料是目前利用生物质能的有效途径，而苯酚类化合物加氢和加氢脱氧工艺是完成该转化中的关键步骤。本文应用密度泛函理论研究苯酚在Pt（111）表面上加氢脱氧的反应路径。结果表明，在苯酚环上进行部分加氢反应后，可以有效降低脱氧反应的活化能。*其中加5H后的中间体（C6H10OH）通过α−C与表面上的Pt原子相互作用，通过该加氢中间体生成环己酮、环己醇和脱氧至苯的活化能分别是0.38eV、0.56eV*和0.76eV。可见由C6H10OH中间体生成不同产品的活化能都比较低，因此*C6H10OH在苯酚加氢脱氧反应中是至关

4、重要的中间体。微观动力学结果显示，苯酚的加氢反应速率很快并且是可逆反应，而脱氧反应速率与加氢相比较慢，但是脱氧反应几乎为不可逆反应。该研究结果与实验中所呈现出的：在低转化率下反应产物主要是加氢产品，高转化率下反应产物主要为脱氧产品的现象是吻合的。运用微动力学反应模型分析发现反应过程中氢气的分压对催化剂表面氢原子和活性空位的覆盖度影响较大，因此通过调制反应过程中氢气分压的大小可以有效的控制加氢反应和脱氧反应的竞争程度，进而来控制苯酚加氢脱氧反应过程中产品的分布。本文研究了在Pt（111）表面，苯酚的加氢反应、脱氧反应和互变异构化

5、反应，并运用微观动力学参数分析了反应温度以及氢气分压对苯酚加氢脱氧反应产品选择性的影响。结合间甲基苯酚的在铂上反应的实验数据，分析得出苯酚在Pt（111）表面上的主要反应路径，为实验中苯酚类物质在铂表面上的加氢脱氧反应路径提供了理论依据。关键词：密度泛函理论，加氢脱氧反应，加氢反应，脱氧反应，苯酚，间甲酚，铂（111）IIIABSTRACTBiomassenergyisthefourthlargestenergyintheworld.Comparedwiththetraditionalenergy,biomassenergyi

6、srenewable,carbonneutralandwithoutgeographicalrestriction.Fuel-producingfromligninbiomassisaneffectivewaytousebiomassenergy,whilethehydrogenationandhydrogenationdeoxidizationprocessofphenolcompoundsisacriticalstepintocompletetheconversion.Inthispaper,densityfunction

7、altheorystudywasusedtoexplorethehydrodeoxygenationpathsofphenolonPt(111)surface.AcombinedexperimentalanddensityfunctionaltheorycalculationstudywasperformedtounderstandthereactionmechanismofhydrodeoxygenationofphenolonthePt(111)surface.Partialhydrogenationofphenylrin

8、greducesthebarrierofdeoxygenation.Theintermediateformedbyadding5Hatomstothephenylringandwithα-CadsorptiononPtisidentifiedasthekeyintermedi