Ti-MWW分子筛钛氧活性中心与溶剂分子吸附作用的理论研究

doi:10.3866/PKU.WHXB201601201

物理化学学报 >> 2016, Vol. 32 >> Issue (4): 935-942.doi: 10.3866/PKU.WHXB201601201

Ti-MWW分子筛钛氧活性中心与溶剂分子吸附作用的理论研究

邹晶,范志琳,姜丽莎,周丹红*()

辽宁师范大学化学化工学院, 辽宁大连 116029

收稿日期:2015-11-24 发布日期:2016-04-07
通讯作者: 周丹红 E-mail:dhzhou@lnnu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(21343010)

Theoretical Study of the Solvent Adsorption on Ti-Peroxo Active Center in Ti-MWW Zeolite

Jing ZOU,Zhi-Lin FAN,Li-Sha JIANG,Dan-Hong ZHOU*()

College of Chemistry and Chemical Engineering, Liaoning Normal University, Dalian 116029, Liaoning Province, P. R. China

Received:2015-11-24 Published:2016-04-07
Contact: Dan-Hong ZHOU E-mail:dhzhou@lnnu.edu.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(21343010)

摘要/Abstract

摘要：

采用密度泛函理论方法,研究了钛硅分子筛Ti-MWW与H₂O₂所形成的钛氧活性中间体的结构,以及溶剂分子吸附对其几何结构和电子结构的影响。结果表明,骨架Ti与H₂O₂作用生成两种钛氧活性中间体,即五元环的Ti-η¹-OOH和三元环的Ti-η²-OOH,骨架Ti中心可再吸附一个溶剂分子,形成六配位络合物结构,不同溶剂分子的吸附能力为H₂O > CH₃OH > CH₃CN。两种钛氧活性中心与溶剂分子的吸附作用略有不同,表现为Ti-η¹-OOH > Ti-η²-OOH,而Ti的落位也对吸附效应有很大影响, T1位点的Ti中心与溶剂分子的吸附作用明显强于T3位点的Ti中心。溶剂分子吸附还将影响活性氧的亲电性和催化活性。计算结果表明在Ti-η²-OOH活性中心吸附CH₃CN可降低氯丙烯环氧化反应的活化能。

关键词: Ti-MWW分子筛, 过氧化氢水溶液, 钛氧活性中间体, 溶剂效应, 密度泛函理论

Abstract:

Density functional theory is used to study the structures of the Ti-peroxide species in a Ti-MWW/H₂O₂ system and the influence of the coordination with solvent molecules on the geometries and electronic features. The result indicated that the framework Ti can interact with H₂O₂ to form two kinds of Ti-peroxide species, the five-membered ring Ti-η¹-OOH and the three-membered ring Ti-η²-OOH. The framework Ti center can further interact with solvent molecules of H₂O, CH₃OH, and CH₃CN to form 6-coordinated complexes. The adsorption energies decreased as H₂O > CH₃OH > CH₃CN. Both Ti-peroxide species display different adsorption capacity as Ti-η¹-OOH > Ti-η²-OOH. The location of Ti also has a distinct effect on the adsorption. The central Ti at T1 prefers to adsorb solvent molecule over the Ti at T3. In addition, solvent adsorption also influences the electrophilicity of the active oxygen atom. The calculated results indicate that on the Ti-η²-OOH active center with adsorbed CH₃CN, the activation energy of the epoxidation of chloropropene has been reduced.

Key words: Ti-MWW zeolite, Aqueous H₂O₂, Ti-peroxide intermediate, Solvent effect, Density functional theory

邹晶,范志琳,姜丽莎,周丹红. Ti-MWW分子筛钛氧活性中心与溶剂分子吸附作用的理论研究[J]. 物理化学学报, 2016, 32(4), 935-942. doi: 10.3866/PKU.WHXB201601201

Jing ZOU,Zhi-Lin FAN,Li-Sha JIANG,Dan-Hong ZHOU. Theoretical Study of the Solvent Adsorption on Ti-Peroxo Active Center in Ti-MWW Zeolite[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32(4), 935-942. doi: 10.3866/PKU.WHXB201601201

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201601201

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2016/V32/I4/935

参考文献

1	Notari B. Adv. Catal 1996, 41, 253.
2	Arends I.W. C. E. ; Sheldon R. A. ; Wallau M. ; Schuchardt U. Angew. Chem. Int. Ed. Engl 1997, 36, 1144.
3	Taramasso M. ; Perego G. ; Notari B. Perparation of Porous Crystalline Synthetic Material Comprised of Silicon and Titanium. US Patent 4410501 1983.
4	Bellussi, G.; Rigutto, M. S. Stud. Surf. Sci. Catal. 2001, 137, 911. doi: 10.1016/S0167-2991(01)80261-5
5	Leonowicz M. E. ; Lawton J. A. ; Lawton S. L. Science 1994, 264 (5167), 1910.
6	Wu P. ; Tatsumi T. ; Komatsu T. ; Yashima T. Chem. Lett 2000, 29 (7), 774.
7	Wu P. ; Tatsumi T. ; Komatsu T. ; Yashima T. J. Phys. Chem. B 2001, 105 (15), 2897.
8	Wu P. ; Tatsumi T. ; Komatsu T. ; Yashima T. J. Catal 2001, 202 (2), 245.
9	Wu P. ; Tatsumi T. Chem. Commun 2001, 897
10	Wu P. ; Tatsumi T. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 748.
11	Wu P. ; Tatsumi T. J. Catal 2003, 214 (2), 317.
12	Wu P. ; Tatsumi T. Chem. Commun 2002, 22, 1026.
13	Wang L. L. ; Liu Y. M. ; Xie W. ; Zhang H. J. ; Wu H. H. ; Jiang Y.W. ; He M. Y. ; Wu P. J. Catal 2007, 246, 205.
14	Wang L. L. ; Liu Y. M. ; Zhang H. J. ; Wu H. H. ; Jiang Y.W. ; Wu P. ; He M. Y. Chin. J. Catal 2006, 27 (8), 656.
14	汪玲玲; 刘月明; 张海娇; 吴海虹; 蒋咏文; 吴鹏; 何鸣元. 催化学报, 2006, 27 (8), 656.
15	Gao H. X. ; Lu W. K. ; Chen Q. L. Chin. J. Catal 2002, 23 (1), 3.
15	高焕新; 卢文奎; 陈庆龄. 催化学报, 2002, 23 (1), 3.
16	Fan W. B. ; Wu P. ; Tatsumi T. J. Catal 2008, 256, 62.
17	Clerici, M. G. Top. Catal. 2001, 15, 257. doi: 10.1023/A:1016614218678
18	Notari B. Catal. Today 1993, 18, 163.
19	Clerici M. G. Appl. Catal 1991, 68, 249.
20	Sinclair P. E. ; Catlow C. R. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 1084.
21	Sever R. R. ; Root T.W. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 4080.
22	Sever R. R. ; Root T.W. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 4090.
23	To J. ; Sokol A. A. ; French S. A. ; Catlow C. R. A. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 7173.
24	Wang Z. Q. ; Sun W. J. ; Chu W. ; Yu L. J.; Chin J. Phys. Chem 2011, 27 (2), 322.
24	王志强; 孙文晶; 储伟; 余良军. 物理化学学报, 2011, 27 (2), 322.
25	Wu P. ; Nuntasri D. ; Ruan J. F. ; Liu Y. M. ; He M. Y. ; Fan W. B. ; Terasaki O. ; Tatsumi T. J. Phys. Chem. B 2004, 108 (50), 19126.
26	Zhou D. H. ; Zhang H. J. ; Zhang J. J. ; Sun X. M. ; Li H. C. ; He N. ; Zhang W. P. Microporous Mesoporous Mat 2014, 195, 216.
27	Li, N.; Jiang, Y. J.; Qiao, Y. M.; Zhou, D. H. Chin. J. Inorg. Chem. 2015, 31 (5), 901.
27	李娜,蒋艳娇,乔溢铭,周丹红.无机化学学报, 2015, 31 (5), 901. doi: 10.11862/CJIC.2015.124
28	Qiao Y. M. ; Fan Z. L. ; Jiang Y. J. ; Li N. ; Dong H. ; He N. ; Zhou D. H. Chin. J. Catal 2015, 36, 1733.
28	乔溢铭; 范志琳; 蒋艳娇; 李娜; 董浩; 贺宁; 周丹红. 催化学报, 2015, 36, 1733.
29	Becke A. D. Phys. Rev. A 1988, 38 (6), 3098.
30	Lee C. ; Yang W. T. ; Parr R. G. Phys. Rev. B 1988, 37 (2), 785.
31	Zhao Y. ; Truhlar D. G. J. Chem. Phys 2006, 125, 194101.
32	Frisch M. J. ; Trucks G.W. ; Schlegel H. B. ; et al 01; Gaussian Inc.:Wallingford, CT 2010.
33	Lendvay G. ; Mayer I. Chem. Phys. Lett 1998, 297 (5-6), 365.
34	Bordiga S. ; Damin A. ; Bonino F. ; Zecchina A. ; Spano G. ; Rivetti F. ; Bolis V. ; Prestipino C. ; Lamberti C. J. Phys. Chem. B 2002, 106 (38), 9892.

[1]	徐涵煜, 宋雪旦, 张青, 于畅, 邱介山. 理论研究Cu@C₂N催化剂表面上水分子对电催化CO₂还原反应机理的影响[J]. 物理化学学报, 2024, 40(1): 2303040 - .
[2]	王鹤然, 陈凯, 伏硕, 王晧暄, 袁加轩, 胡星奕, 许文娟, 密保秀. 三种同分异构的双苯并吩噻嗪材料的合成、理论计算及光物理性质[J]. 物理化学学报, 2024, 40(1): 2303047 - .
[3]	罗铖, 龙庆, 程蓓, 朱必成, 王临曦. Pt-C₃N₄/BiOCl S型异质结应用于光催化CO₂还原的理论计算研究[J]. 物理化学学报, 2023, 39(6): 2212026 - .
[4]	李若宁, 张雪, 薛娜, 李杰, 吴天昊, 徐榛, 王一帆, 李娜, 唐浩, 侯士敏, 王永锋. Ag(111)表面Ag配位结构的分等级组装[J]. 物理化学学报, 2022, 38(8): 2011060 - .
[5]	卢浩然, 魏雅清, 龙闰. 纳米孔缺陷导致单层黑磷电荷局域极大抑制非辐射电子-空穴复合的时域模拟[J]. 物理化学学报, 2022, 38(5): 2006064 - .
[6]	杨贻顺, 周敏, 邢燕霞. 基于γ-石墨炔分子磁隧道结对称性依赖的输运性质[J]. 物理化学学报, 2022, 38(4): 2003004 - .
[7]	韩爱娣, 闫晓晖, 陈俊任, 程晓静, 章俊良. 分散溶剂对PEMFC催化层中超薄Nafion离聚物质子传导的影响[J]. 物理化学学报, 2022, 38(3): 1912052 - .
[8]	李孟婷, 郑星群, 李莉, 魏子栋. 碱性介质中氢氧化和析氢反应机理研究现状[J]. 物理化学学报, 2021, 37(9): 2007054 - .
[9]	周君慧, 敖志敏, 安太成. 基于密度泛函理论下H₂S在单原子催化剂V/Ti₂CO₂上的分解机理研究[J]. 物理化学学报, 2021, 37(8): 2007086 - .
[10]	王云飞, 刘建华, 于美, 钟锦岩, 周琪森, 邱俊明, 张晓亮. SnO₂表面卤化提高钙钛矿太阳能电池光伏性能[J]. 物理化学学报, 2021, 37(3): 2006030 - .
[11]	施俊杰, 胡子琦, 杨逸豪, 步宇翔, 施祖进. 内嵌金属碳氮化物团簇富勒烯的稳定性与生成机理[J]. 物理化学学报, 2021, 37(10): 1907077 - .
[12]	李诗涵,赵侦超,李世坤,邢友东,张维萍. DFT计算结合固体NMR研究富铝SSZ-13的铝分布和Brønsted酸性[J]. 物理化学学报, 2020, 36(4): 1903021 - .
[13]	肖雪珠, 曹小芳, 赵东波, 荣春英, 刘述斌. 运用概念密度泛函理论和信息论方法定量描述胺类分子的分子碱度[J]. 物理化学学报, 2020, 36(11): 1906034 - .
[14]	黄智超,戴亚中,温晓杰,刘丹,林宇轩,徐珍,裴坚,吴凯. Au(111)表面Verdazyl自由基的构象转换[J]. 物理化学学报, 2020, 36(1): 1907043 - .
[15]	王丹,丁迅雷,廖珩璐,戴佳钰. 单个金或银原子掺杂的氧化钒团簇上的甲烷活化反应[J]. 物理化学学报, 2019, 35(9): 1005 -1013 .

Ti-MWW分子筛钛氧活性中心与溶剂分子吸附作用的理论研究

Theoretical Study of the Solvent Adsorption on Ti-Peroxo Active Center in Ti-MWW Zeolite

RichHTML

PDF

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0