丁醇醛和丁醇酸热解形成CO和CO_2机理的密度泛函理论研究

作者：黄金保; 童红; 曾桂生; 谢宇; 李伟民

来源：燃料化学学报, 2012, 40(08): 979-984.

• 2,3,4-羟基丁醛
• 2,3,4-羟基丁酸
• 脱羰基反应
• 脱羧基反应
• 密度泛函理论

采用密度泛函理论方法B3LYP/cc-pVTZ,对模型化合物2,3,4-羟基丁醛的脱羰基和2,3,4-羟基丁酸的脱羧基反应机理进行了量子化学理论研究。对两种模型化合物分别设计了三种热解反应途径,计算了不同温度下各热解反应途径的标准热力学及动力学参数。计算结果表明,纤维素热解过程中CO2和CO的逸出分别与脱羧基和脱羰基反应相对应,脱羧基和脱羰基反应均为分子内氢原子转移的协同过程。脱羰基反应是吸热反应,而脱羧基反应是放热反应。饱和丁醇醛的脱羰基反应反应能垒为288.8 kJ/mol,脱水后的不饱和烯醇醛的脱羰基反应能垒增大;饱和丁醇酸的脱羧基反应能垒较高,为303.4 kJ/mol,脱水后的不饱和烯醇酸的脱羧基反应能垒明显减小,这说明脱水有利于CO2的生成。

• 单位
  华南理工大学; 环境与化学工程学院; 贵州民族大学; 南昌航空大学; 制浆造纸工程国家重点实验室