P型分子筛酸性及吸附性能的理论计算研究

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作者
张继
机构
[1] 东北石油大学
关键词
P型分子筛; 分子模拟; Lewis酸性; 碳氢分子吸附;
D O I
暂无
年度学位
2018
学位类型
硕士
导师
摘要
柴油机排放的多种碳氢化合物对环境产生了严重的污染,随着环保法规的不断完善和环保要求的不断提高,如何有效地控制柴油车尾气排放物已成为研究的焦点问题之一。利用分子筛对其进行吸附,随后进行二次燃烧被认为是现如今最为有效的防治措施。本文利用Materials Studio模拟软件对P型分子筛及其金属掺杂模型进行模拟研究,获得其落位情况,并利用Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+等金属离子对其进行改性模拟研究,考察分子筛酸性强弱的变化规律,最后对其吸附不同碳氢化合物分子进行模拟,探究P型分子筛对于碳氢化合物的吸附性能的控制因素。研究结果如下:(1)建立P型分子筛的4T模型,利用不同的金属原子对不同位置上的Si原子进行取代,得到不同T位的取代能及相对取代能。结果表明Al、Fe和Ni三种金属原子掺杂时会优先取代T4位置的Si,随后进行T3位置的取代。并利用键长和键角数据证实了该结果的正确性。(2)P型分子筛的Lewis酸性与所选取的分析方法和所建立的模型没有直接关联,分子筛与探针分子之间存在强烈的吸附作用。利用碱性探针分子吸附和Fukui函数计算得到相同的分子筛酸性强弱顺序为:Li-P>Na-P>K-P>Rb-P>Cs-P。(3)P型分子筛的吸附量与分子筛中金属掺杂量有关,同时受温度、压力、分子极性、分子尺寸等外部因素的影响。相比于压力,温度对P型分子筛吸附产生更大的影响。在P型分子筛吸附过程中,分子极性比分子尺寸占据更为主导的地位。P型分子筛掺杂Al有利于提高其吸附性能,而掺杂Fe和Ni导致P型分子筛的吸附性能降低。(4)P型分子筛吸附时,吸附粒子云分布图表明吸附质分子主要吸附于P型分子筛复合结构单元的笼中。并且在乙烯分子和丙烯分子双组份吸附时,会产生剧烈的竞争吸附行为,初始吸附的丙烯分子会减少乙烯分子的后续吸附。(5)对P型分子筛进行金属改性可提高P型分子筛吸附时的热稳定性,使其在高温时具有良好的吸附性能。但是由于改性离子大小的限制和改性后分子筛空间结构的变化,Li+改性的P型分子筛对碳氢化合物吸附性能良好。
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[41]
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华中科技大学,
2009
[42]
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苏岩 .
吉林大学,
2007
[43]
沸石分子筛的吸附扩散及应用 [D]. 
段林海 .
兰州大学,
2006
[44]
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李晓明 .
江苏大学,
2009
[45]
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杨阿平 .
西北大学,
2007
[46]
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郭亮 .
吉林大学,
2006
[47]
铝基材料电场下能量参数的Thomas-Fermi模型计算 [D]. 
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西北工业大学,
2006
[48]
B、Al、La同晶取代EU-1分子筛酸性的密度泛函理论计算 [J].
冯晓娜 ;
杨冬花 ;
武正簧 ;
杨瑞娟 ;
窦涛 ;
常瑜 ;
王凡 ;
韩培德 .
石油学报(石油加工), 2013, 29 (04) :647-654
[49]
柴油机冷启动HC在LTA沸石中吸附的分子模拟 [J].
邓元望 ;
韩卫 ;
刘腾 ;
尹亮 .
中南大学学报(自然科学版), 2013, 44 (06) :2591-2595
[50]
高铁高硅煤矸石制备P型分子筛 [J].
孔德顺 ;
李琳 ;
范佳鑫 ;
籍永华 ;
李志 .
硅酸盐通报, 2013, 32 (06) :1052-1056