SO-,2-催化氧化生成SO-,3-反應(yīng)機(jī)理的量子化學(xué)研究.pdf

1、硫酸工業(yè)是重要的化工工業(yè)之一，工業(yè)上制造硫酸一般采用接觸法，即用五氧化二釩做催化劑，在常壓和一定的溫度下將二氧化硫催化氧化生成三氧化硫，其后用濃硫酸(98.3％)來吸收三氧化硫，制得硫酸。本論文運(yùn)用量子化學(xué)的密度泛函理論(DFT)方法進(jìn)行研究，并采用團(tuán)簇模型方法來模擬催化劑五氧化二釩的晶體結(jié)構(gòu)。同時(shí)研究了SO2和02在V2O5做催化劑的條件下反應(yīng)生成SO3的反應(yīng)機(jī)理。通過理論分析，比較詳細(xì)的給出了反應(yīng)中間體和過渡態(tài)的結(jié)構(gòu)和能量，討論了可

2、能的反應(yīng)通道和反應(yīng)機(jī)理。全文包括五章，主要內(nèi)容概括如下： 1．介紹了量子化學(xué)的一些基本原理：Schr(o)dinger方程，三個(gè)近似(非相對(duì)論近似、Born-Oppenheimer近似、單電子近似)以及Hartree-Fock-Roothaan方程和一些計(jì)算方法：(1)半經(jīng)驗(yàn)方法，如AM1、MINDO/3和PM3。(2)從頭算(ab initio)方法。(3)密度泛函理論(DFT)方法。(4)Mφller Plesset(MP)

3、理論方法。 2．運(yùn)用量子化學(xué)密度泛函理論(DFT)計(jì)算方法，在B3LYP/LANL2DZ水平上，用簇模型方法來模擬催化劑五氧化二釩可能存在的構(gòu)型，并進(jìn)行全幾何構(gòu)型優(yōu)化及振動(dòng)頻率分析，得到八種優(yōu)化構(gòu)型，并在最穩(wěn)定的優(yōu)化構(gòu)型上研究SO2與O2反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理。 3．在B3LYP/6-311++G(3df,2p)水平上對(duì)SO2、O2和SO3可能存在的構(gòu)型進(jìn)行全幾何構(gòu)型優(yōu)化及振動(dòng)頻率分析，得到其對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定構(gòu)型，并對(duì)最穩(wěn)定構(gòu)型在B3

4、LYP/6-311++G(3df,2p)水平上作了NBO分析，討論了分子的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。 4．對(duì)二氧化硫與氧氣的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了量子化學(xué)計(jì)算研究。在B3LYP/6-311++G(3df,2p)水平上優(yōu)化了反應(yīng)勢(shì)能面上各駐點(diǎn)的幾何結(jié)構(gòu)，得到六個(gè)中間體和六個(gè)過渡態(tài)結(jié)構(gòu)，通過內(nèi)稟反應(yīng)坐標(biāo)(IRC)確認(rèn)了反應(yīng)中的過渡態(tài)，并且在QCISD/6-311G(2df,p)水平上精確計(jì)算了每個(gè)反應(yīng)通道各駐點(diǎn)的單點(diǎn)能。確定了反應(yīng)的機(jī)理，二氧化