半焦对富含甲烷气体转化制备合成气的作用 - 欢迎关注煤科学量子化学 .pdfVIP

第31 卷　第3 期 煤 炭 转 化 V o l. 31　N o. 3 　　 2008 年7 月 COAL CONV ER S ION Jul. 2008 　　 半焦对富含甲烷气体转化制备合成气的作用 ( ) 理论分析半焦表面含氧官能团的催化机理 1) 2) 3) 4) 孟华平 　赵　炜 　章日光 　王宝俊 　　摘　要　运用密度泛函理论方法研究了煤焦表面典型含氧官能团与甲烷的作用机理, 分析了 煤焦含氧官能团上氧的电荷分布、 指数和变形密度等参数. 结果表明, 煤焦表面含氧官能团 Fuku i 中, 内酯和酸酐中 C O 结构上氧的电荷相对较大, 为化学反应的活性位点. 在煤焦与甲烷的反 应中, 内酯和酸酐中 C O 上的氧为甲烷活化脱氢的活性位置. 甲烷进攻内酯氧反应的动力学计 算显示, 反应活化能为94. 50 , 与实验值96 吻合. kJ m o l kJ m o l 关键词　煤焦, 含氧官能团, 甲烷, 密度泛函理论 中图分类号　TQ 520, TQ 517. 5 形密度等参数进行计算, 分析得出可能具有活性的 0　引　言 官能团结构, 并对甲烷在此官能团影响下的脱氢活 化过程进行研究, 希望更深层次地了解甲烷在煤焦 甲烷有着巨大的资源优势和利用潜力, 甲烷的 表面的热分解行为. 活化与化学转化是人们长期以来关注的科学问题. ( ) 国内外已经有相关的研究证实, 半焦 焦炭 对甲烷 1　计算方法和模型构建 转化有促进作用. 白宗庆等[ 15 ] 在利用热重研究甲烷 气氛下焦炭和褐煤的热解行为时发现, 焦炭和煤等 1. 1　计算方法 对甲烷的分解具有一定的催化作用. 目前研究表明, 煤焦对甲烷脱氢转化具有促进作用, 煤焦的存在能 本文使用 公司 4. 0 软 A ccelrys m aterials studio 够降低甲烷的分解温度, 提高甲烷转化的速率, 其催 件中的Dm o l3 模块. [ 12, 13 ]Dm o l3 是基于密度泛函理 化作用可能与煤焦表面的含氧官能团有关. [ 6 ] 但是, 论(D FT ) 的量子化学程序, 密度泛函理论认为所有 煤焦对甲烷的催化脱氢作用的微观过程, 目前还不 的基态性质都与电子密度 是函数相关的: 是很清楚. 对于甲烷的活化问题, 多数研究[ 710 ] 集中 [ ]= [ ]+ [ ]+ [ ]