苯和甲醇在H-ZSM-5催化剂上甲基化的反应机理

作者：李玲玲; 陈韧; 戴戬; 孙野; 张作良; 李晓亮; 聂小娃; 宋春山; 郭新闻

来源：Acta Physico - Chimica Sinica, 2017, 33(04): 769-779.

• 密度泛函理论
• ONIOM
• 苯甲基化
• 甲醇
• H-ZSM-5

采用"our own-N-layered integrated molecular orbital+molecular mechanics"(ONIOM)和密度泛函理论(DFT)结合的方法,在5T、12T、104T9和104T12H-ZSM-5模型中研究了苯和甲醇甲基化的分步和协同机理。描述了中间体物种和过渡态的结构。考察了H-ZSM-5催化剂Br?nsted(B)酸强度对苯和甲醇甲基化反应机理的影响。反应活化能结果表明,在B酸强度更强的H-ZSM-5催化剂上,苯和甲醇甲基化反应更容易发生,反应活化能更低。随着B酸强度增强,分步机理的反应活化能比协同机理的反应活化能降低的更多。B酸强度增强对分步机理更有利。当分步机理成为主导反应路径时,分步机理中甲醇脱水步骤生成的甲氧基中间体进一步生成大体积烃类的副反应会导致H-ZSM-5催化剂因积炭而失活。合理调变H-ZSM-5催化剂的酸强度对提高催化剂的催化活性和稳定性有重要意义。

• 单位
  精细化工国家重点实验室; 大连理工大学; 辽宁科技学院