H-ZSM-5分子筛上苯与乙醇和乙烯烷基化反应的理论研究.pdfVIP

第 30卷 第5期 催 化 学 报 2009年 5月 V0l1．3O No．5 ChineseJournalofCatalysis M ay 2009 文章编号：02539·837(2009)05—0453—06 研究论文：453～458 H．ZSM．5分子筛上苯与乙醇和乙烯烷基化反应的理论研究 聂小娃 ，刘 新 ，宋春 山一，郭新闻 大连理工大学化S-学院精细化3--国家重点实验室，辽宁大连116012 宾夕法尼亚州立大学能源与矿物X-程系能源研究所，宾夕法尼亚16802，美国 摘要 ：采用ONIOM2(B3LYP／6．31G(d)：UFF)计算方法研究了H—ZSM．5分子筛上苯与 乙醇和 乙烯烷基化反应历程．选取40T簇模 型模拟了H—ZSM一5分子筛位于孔道交叉点的酸性位．从生成能和反应活化能角度分析并比较了苯与乙醇和 乙烯烷基化反应机 理．结果表明，苯与乙醇的烷基化按照分步机理进行，速控步骤 的活化 能为170．34kJ／mo1．而 乙烯作为烷基化剂与苯反应时 同时 存在联合机理和分步机理，且二者之间存在一定程度 的竞争，其中联合机理的活化能为167．24kJ／mol，分步机理速控步骤 的活化 能为155．20kJ／mo1．比较苯与 乙醇和乙烯发生烷基化反应的机理可 以看 出，二者作为烷基化试剂对烷基化反应性能影 响不大． 关键词：苯；乙醇；乙烯；烷基化反应 ；反应机理；H—ZSM一5；理论计算 中图分类号：0643 文献标识码 ：A TheoreticalStudyonAlkylationofBenzenewithEthanoland EthyleneoverH--ZSM —5· NIE Xiaowa~LIU Xin，SONG Chunshan ，一，GUOXinwen’ , StateKeyLaboratoryofFineChemicals，SchoolofChemicalEngineering，DalianUniversityofTechnolog~ Dalian116012，Liaoning,China EMSEnergyInstitute，DepartmentofEnergyandMineralEngineering，PennsylvaniaStateUniversity,UniversityPark,PA16802，USA Abstract：AlkylationofbenzenewithethanolandethyleneoverH-ZSM一5zeolitehasbeenstudiedtheoreticallybytheON10M2(B3LYP／ 6．3IG(d)：UFF)method．A40Tclustermodelwasselectedtosimulatetheacidicsites1ocatedattheintersectionofchannelsinZSM一5zeo． 1ite．Thedifferenceofthereactionmechanismsusingthetwokindsofalkylationreagentshasbeenanalyzedandcomparedaccordingtothe formationenergyandreactionactivationenergy(Ea)．Theresultsshowedthatalkylationofbenzenewithethanoloccu~edviastepwise mechanism．TheEafortheformation ofethoxideintermediatewas 170．34kJ／