pt(111)面乙腈催化加氢反应密度泛函理论的分析

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1、图书分类号O64密级非密注1UDC______________________________________________________________硕士学位论文Pt(111)面乙腈催化加氢反应的密度泛函理论研究韩新艳指导教师（姓名、职称）任君副教授申请学位级别工学硕士专业名称应用化学论文提交日期________年______月______日论文答辩日期________年______月______日学位授予日期________年______月______日论文评阅人_____________

2、_____________________________________________答辩委员会主席_______________________年月日注1：注明《国际十进分类法UDC》的分类原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的

3、说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文Pt(111)面乙腈催化加氢反应的密度泛函理论研究摘要乙腈催化加氢的产物主要是乙胺类化合物(一乙胺、二乙胺、三乙胺)，这类化

4、合物常用于医药、农业、纺织、橡胶、塑料行业等，因而具有重要的工业应用价值。同时乙腈加氢反应，不仅能够实现乙腈的综合利用，而且有利于实现反应的原子经济性和绿色化学。但是，该反应主要生成三种胺类的混合物，选择性较差。为了提高反应的选择性，需要对乙腈加氢反应的反应机理有清晰的认识。目前，对于该反应人们进行了大量的实验研究，但是理论研究却很少。而Pt催化剂由于其(111)面具有较低高的活性而备受关注，因此人们经常会选择Pt(111)表面作为催化剂去加速反应进行。为此，本论文采用密度泛函方法，对Pt催化剂上乙

5、腈的吸附性质和乙腈加氢生成乙胺的反应机理进行了量子化学理论研究。经过研究，得到主要结果如下：(1)对CH3CN在Pt(111)面上的可能吸附构型进行研究，计算结果表明：CH3CN在Pt(111)面吸附的最稳定构型为bridge吸附。C–N键平行于金属表面,并且表面Pt原子分别与相连的C原子和N原子成键。表面Pt原子向CH3CN转移部分电子，活化了CH3CN的碳氮键。(2)对Pt(111)面上反应的中间构型进行研究，计算结果表明：中间体N原子上加氢的吸附产物要比C原子加氢的吸附产物稳定。并且随着H原子

6、的增加，反应中间体的C–C键键长分别逐渐伸长，吸附能越来越小，当生成CH3CH2NH2后吸附能最小。(3)CH3CN加氢反应，反应中间构型和H原子的共吸附研究中，可以得出：H原子在top位和fcc位的结构较稳定，而bridge位和hcp位较之不稳定。这表明了H原子在表面具有流动性，从而接近到金属表面，这种流动性有利于加氢反应的进行。(4)对CH3CN催化加氢反应的反应机理进行深入了解，经过过渡态的探寻，比较每步反应的反应能和能垒，计算结果显示：CH3CN催化加氢生成CH3CH2NH2的反应路线为：C

7、H3CN→CH3CNH→CH3CHNH→CH3CHNH2→CH3CH2NH2。关键词：密度泛函理论，Pt(111)面，CH3CN，吸附，反应机理中北大学学位论文AcetonitrilehydrogenationreactiononPt(111)surface:AdensityfunctiontheorystudyAbstractHydrogenationofacetonitriletoethylamineswhichincludeethylamine,diethylamine,triethylami

8、nearewidelyusedinthepharmaceutical,agriculture,textile,rubber,plasticindustries,etc.Thereforeithasimportantindustrialapplicationvalue.Theselectivehydrogenationofacetonitrilenotonlycanrealizethecomprehensiveutilizationofacetonitrile,buta