[發明專利]一種識別MoP催化劑脫氮活性位的方法

有效

• 申請號: 201410088160.6
• 申請日: 2014-03-11
• 公開（公告）號: CN103870644A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 魯效慶;朱青;魏淑賢;史曉凡;靳棟梁;鄧志剛;郭文躍
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種識別MoP催化劑脫氮活性位方法，其特色是利用周期性的DFT方法研究含氮化合物在MoP表面HDN反應過程，通過研究含氮化合物在MoP表面吸附、逐步加氫、脫氮反應機理，分析吸附結構、基元反應的熱力學和動力學參數及反應網絡等，利用能壘分解、反應速率及電子結構分析等方法識別高效的MoP催化劑脫氮活性位，其步驟包括以下內容：

步驟1.模型構建：利用MS軟件中Materials?Visualizer模塊畫出含氮化合物模型分子及HDN過程中所有可能的反應物、中間體、產物分子結構作為基本的分子結構數據文件；構建MoP催化劑的周期性結構，切割催化劑活性面作為基本的催化劑基底結構數據文件；構建模型分子在基底表面所有可能的吸附構型及HDN過程中可能存在的共吸附構型作為分子與基底作用結構數據文件；

步驟2.穩定構型的結構優化：利用MS軟件中Dmol³模塊對步驟1中的結構數據文件進行結構優化，獲得所有分子及基底的穩定結構、穩定吸附構型及相應能量等數據文件；并對穩定構型進行性質計算，獲得分子、基底及所有穩定吸附構型的電子結構、態密度、密立根電荷等性質數據文件；

步驟3.過渡態搜尋及反應速率常數計算：從穩定吸附構型出發，采用DFT優化各基元反應初態和末態結構，并采用TS?Search中的LST/QST方法在相同的理論水平分別計算含氮分子在MoP表面HDN過程中涉及的基元步驟的過渡態結構及能量；借助Vibrational?analysis工具提取計算的振動頻率數據并進行振動分析，確認過渡態是否正確；由基元反應步驟的能壘及其初態、過渡態的振動頻率，采用傳統過渡態理論計算其反應速率常數；

步驟4.反應網絡：根據上述步驟中得到的穩定吸附結構、過渡態及產物的能量數據繪制勢能面，搭建可能的HDN反應網絡；

步驟5.綜合分析：通過對比分析能壘、反應能、速率常數等信息，獲得不同活性位對含氮化合物在MoP表面HDN反應的影響，識別高效的MoP脫氮活性位。

2.根據權利要求1所述的一種識別MoP催化劑脫氮活性位的方法，其中計算軟件為MS軟件，所選模塊為DMol³。

3.根據權利要求1所述的一種識別MoP催化劑脫氮活性位的方法，其中MoP(001)表面采用五層厚度，計算時固定底下2層原子，每層為含有9個原子的(3×3)超晶胞模型，共45個原子；晶胞之間采用的真空層。

4.根據權利要求1所述的一種識別MoP催化劑脫氮活性位的方法，其中運用廣義梯度近似（GGA）和PW91泛函相結合的方法（GGA-PW91）計算交換相關能；計算中采用雙數值型基組加極化函數（DNP）處理價電子波函數；對金屬原子的核內電子采用密度泛函半核芯贗勢（DSPP）近似，而對其它原子，如氫、碳、氮原子，則運用全電子計算；在積分計算中采用medium網格質量，其中能量、梯度、位移和自洽場（SCF）的收斂標準分別為2×10^-5Hartree、4×10^-3和1×10^-5Hartree；考慮到表面磁矩對吸附能和吸附構型可能的影響，所有的計算都含用自旋極化；為校正計算的MoP表面和吸附質的電荷，在DSPP優化的體系結構基礎上采用全電子基組進行單點能計算。

5.根據權利要求1所述的一種識別MoP磷化鉬催化劑脫氮活性位的方法，其中，過渡態（TS）的搜索是在與周期性結構計算相同理論等級上采用完全線性同步（LST）和二次同步變換（QST）方法。