磷酸铝分子筛骨架结构及其稳定性的模拟计算（Ⅱ）——骨架…

应用晶格能极小化技术计算了１９种磷酸铝分子筛的骨架晶格能，从计算结果这些磷酸铝分子筛彼此间的晶格能相差很小，而与磷酸铝致密相块磷铝矿（Ｂｅｒｌｉｎｉｔｅ）相差４８～１２７ｋＪ／ｍｏｌ，据此可以解释磷酸铝分子筛骨架结构的多样性和相似性，ＸＲＤ数据表明在它们的结构中包含很短的Ａｌ－Ｏ键（０．１４７８ｎｍ），Ｐ－Ｏ键（０．１３４８ｎｍ）和很长的Ａｌ－Ｏ键（０．１９４２ｎｍ），Ｐ－Ｏ键（０．１６７８ｎｍ）     

高硅沸石骨架结构及其稳定性的模拟计算(Ⅱ)

应用晶格能极小化技术计算了二十一种高硅沸石的骨架晶格能，计算结果与二氧化硅致密相比较，发现这些高硅沸石彼此间的晶格能相差很小（〈３７ｋＪ／ｍｏｌ），与α－石英相差３０￣６７ｋＪ／ｍｏｌ。分析这些高硅沸石的ＸＲＤ数据发现，在它们的结构中包含很短的Ｓｉ－Ｏ键长（０．１４３１ｎｍ），很长的Ｓｉ－Ｐ键长（０．１８６２ｎｍ），Ｏ－Ｓｉ－Ｏ键角分布范围大（７７．５１￣１３１．８８°），Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ键角平均在     

磷酸铝分子筛骨架晶格能与骨架拓扑结构的关系

应用晶格能极小技术计算了１９种磷酸铝分子筛折骨架晶格能，采用一元线性回归分析、多元线性回归分析和人工神经网络误差反传算法（ＢＰ），将其骨架晶格能与骨架拓扑结构参数相关，预测结果与计算晶格能吻合，表明晶格能与配位序（Ｎ２－Ｎ３）具有良好的多元线性关系，利用多元线性回归方程对１０种结构的磷酸铝分子筛的骨架晶格能进行了预测。     

高硅沸石骨架结构及其稳定性的模拟计算(Ⅱ)

应用晶格能极小化技术计算了二十一种高硅沸石的骨架晶格能，计算结果与二氧化硅致密相比较，发现这些高硅沸石彼此间的晶格能相差很小（＜３７ｋＪ／ｍｏｌ），与α石英相差３０～６７ｋＪ／ｍｏｌ．分析这些高硅沸石的ＸＲＤ数据发现，在它们的结构中包含很短的ＳｉＯ键长（０１４３１ｎｍ），很长的ＳｉＯ键长（０１８６２ｎｍ），ＳｉＯＯ键角分布范围大（７７５１～１３１８８°），ＯＳｉＳｉ键角平均在１５３°左右并且具有更大的分布范围（１２０～１８０°）．量子化学ＰＭ３计算结果表明，ＯＳｉＳｉ键角由１１４°变化至１８０°而引起的能量改变很小（仅１７４３ｋＪ／ｍｏｌ），当ＯＳｉＳｉ键角为１３５４°时能量最低．     

磷酸铝分子筛骨架结构及其稳定性的模拟计算

采用晶格能极小化技术模拟计算了块磷铝矿和１２种磷酸铝分子筛的骨架晶格，包括ＡｌＰＯ４－３１，ＡｌＰＯ４－１１，ＡｌＰＯ４－８，ＡｌＰＯ４－５，ＡｌＰＯ４－２０，ＡｌＰＯ４－１６，ＡｌＰＯ４－１７，ＡｌＰＯ４－３５，ＡｌＰＯ４－５２，ＡｌＰＯ４－１８和ＶＰＩ－５，预测了它们的几何构型和晶格能，讨论了计算晶格能和骨架结构间的关系，结果表明，随着骨架密度的增大，晶格能呈降低趋势，骨架的相对稳定性增强。     

ONIOM 法研究分子筛骨架对噻吩裂解反应的影响

 采用 ONIOM 法研究了分子筛上噻吩的裂解反应, 考察了分子筛骨架环境对反应中各物种的几何构型、电荷分布以及整个反应的影响. 比较了 B3LYP 和 M05-2X 泛函的计算结果. 结果表明, 分子筛骨架可很好地稳定反应带电中间体, 促进了吸附分子的电荷分离, 从而使反应活化能降低. 与现在应用广泛的 B3LYP 泛函相比, 最近开发的 M05-2X 泛函能够更准确地描述反应物分子和分子筛骨架的相互作用, 计算得到的电荷分布和活化能也更为合理. 整个反应的决速步是亲电取代反应, 其活化能为 122.4 kJ/mol, 随后的 C–S 键解离活化能较低, 为 75.5 kJ/mol.     

高硅沸石骨架结构及其稳定性的模拟计算（Ⅰ）

采用品格能极小化技术模拟计算了一系列结构的高硅沸石全硅骨架品格。预测了它们的骨架结构和品格能．计算结果与二氧化硅致密相比较，发现这些高硅沸石彼此间的品格能相差很小（＜37kJ·mol-1）、与α-石英相差30～67kJ·mol-1．这意味着在高硅沸石的合成中，特定结构骨架的形成仅需要较少的能量，可以解释高硅沸石骨架结构的多样性及其相似性，同时讨论了计算品格能和骨架结构间的关系，结果表明高硅沸石骨架密度和全硅骨架品格能具有较好的线性关系     

具有十二元环空旷骨架的Mn3Al6(PO4)12·4tren·11H2O的水热合成与表征

自从1982年美国联合碳化公司(U.C.C.)开发出系列磷酸铝分子筛(AlPO4-n,n代表不同的骨架类型)[1]以来,新型微孔结构磷酸铝的开发一直吸引着人们的广泛关注[2].与此同时,杂原子磷酸铝分子筛的研究受到了人们的高度重视,许多元素(Fe,Mn,Co,Zn等)可以作为杂原子进入磷酸铝的分子筛骨架[3～5].其中,含有特殊催化活性的过渡金属离子Mn的磷酸铝备受关注[6,7].1999年,徐耀华等[8]合成出具有新颖三维开放骨架的磷酸铝Al9(PO4)12(C24H91N16)·17H2O.最近,Beitone等[9,10]研究了Zn和Fe元素在此骨架中的取代情况.本文中,我们首次将Mn元素引入…     

骨架富含Si（4AI）结构的SAPO-34分子筛的合成及其对甲醇制烯烃反应的催化性能

通过在初始凝胶中加入HF合成了骨架富含Si（4AI）配位结构的SAPO-34分子筛。使用X射线衍射、扫描电镜、X射线荧光和核磁共振等表征手段研究了初始凝胶中HF的加入对合成SAPO-34分子筛的晶体结构、晶体形貌、元素组成以及骨架硅配位环境的影响结果表明,在初始凝胶中加入F离子后,合成的SAPO-34分子筛的晶体结构更加规整;随着初始凝胶中F离子含量的提高,合成的SAPO-34分子筛晶体骨架中Si（4AI）配位结构的数量增多,Si（n／AI）（n=3～0）配位结构的数量减少。将合成的SAPO-34分子筛催化剂用于甲醇制烯烃反应,结果显示,SAPO-34分子筛骨架中富含Si（4AI）配位结构可以有效提高反应产物中乙烯的选择性,同时能够延长催化剂的寿命。     

SBA-15分子筛羟基结构性质及其催化活性的理论研究

采用密度泛函方法对SBA-15分子筛簇模型化合物进行了计算模拟,重点研究了簇模型化合物羟基的几何构型和电子结构性质。从键级、前线分子轨道、静电势和质子化能等方面探讨了表面羟基的酸碱及氧化还原性质。分子筛模型化合物的静电势图显示SBA-15分子筛表面孤立羟基的H原子为分子筛表面的L酸性位,而氢键羟基的O原子则为分子筛表面的B碱性位。分子筛的前线分子轨道研究发现,表面羟基是分子筛表面的氧化还原活性位。计算得到的羟基SiO-H键级及形成的氢键键级分别在0.677 5～0.710 5和0.055 7～0.092 6范围,计算羟基OH的质子化能在1 471～1 589 kJ.mol-1范围。考察分子筛表面的质子化能显示未参与形成氢键的羟基H质子具有较强的B酸性。     

丝光沸石骨架中Fe的XAFS表征

通过水热法合成了骨架含铁的杂原子丝光沸石,采用XRD,FT-IR及TPR等表征技术确认铁进入了分子筛骨架。利用XAFS地分子筛中铁的精细结构和配位环境进行了表征和计算,近边吸收的Fe-K边前跃迁证实铁在分子筛骨架中位于四面体配位环境中,与邻近原子存在共价键作用;铁-氧配位键长为0.188～0.189nm.     

丝光沸石骨架中Fe的XAFS表征

通过水热法合成了骨架含铁的杂原子丝光沸石,采用XRD,FT-IR及TPR等表征技术确认铁进入了分子筛骨架。利用XAFS地分子筛中铁的精细结构和配位环境进行了表征和计算,近边吸收的Fe-K边前跃迁证实铁在分子筛骨架中位于四面体配位环境中,与邻近原子存在共价键作用;铁-氧配位键长为0.188～0.189nm.     

Mo/MCM-22分子筛碳化钼活性中心结构及甲烷活化机理的密度泛函理论研究

 应用密度泛函理论研究了Mo/MCM-22分子筛上碳化钼活性中心的几何结构和电子结构,以及甲烷在该活性中心上的活化机理. 设计了两种结构的活性中心模型: Mo(CH2)2(模型A)和Mo(CH)CH2(模型B); 它们都嫁接在MCM-22分子筛超笼边缘的T4位的Brnsted-酸性位上,用3T簇模型代替分子筛的骨架,对所设计的模型进行了几何结构优化和电子结构分析. 结构优化结果显示, Mo与CH2端基以双键结合,键长为0.18～0.19 nm, 而Mo与CH端基以叁键结合,键长为0.17 nm. 通过自然键轨道分析,证明中心钼原子以配位键与骨架氧原子结合. 根据前线分子轨道的分析,预测了甲烷活化反应将发生在甲烷分子的HOMO和钼活性中心的LUMO之间,即 C-H 键的电子流向 Mo-C 键的π*轨道. 甲烷 C-H 键发生异裂, H+和H3C-基团分别与 Mo-C 键上的Mo和C成键. 在模型A上,甲烷活化反应的活化能为119.97 kJ/mol; 在模型B上,甲烷的H原子可以分别结合到CH2端基和CH端基上,对应的活化能分别为91.37和79.07 kJ/mol.     

PH~3...H~2O体系分子间相互作用的从头计算MO研究

在MP2/6-311++G(3d,3p)水平,对PH~3...H~2O体系可能存在的氢键复合物进行了全自由度能量梯度优化,发现PH~3...H~2O体系存在三个能量极小结构A,B和C。其中结构A和B以H~2O作为质子授体,结构C以PH~3作为质子授体,结构A较结构B和C分别稳定6.52kJ/mol和8.18kJ/mol。结构A具有C~s对称性,其结构中P原子和O原子间距离为354.78nm,键角OHP为171.35ⅲ,属于接近于直线的传统型氢键结构。进一步在高级电子相关校正的MP4SDTQ下,用6-311++G(3df,3pd)基加上键函数{3s3p2d1f},通过BSSE校正,精确计算了结构A的结合能为-10.84kJ/mol。     

镧改性提高ZSM-5分子筛水热稳定性

基于12T 团簇模型, 利用密度泛函理论(DFT)研究了ZSM-5 分子筛的水解脱铝机理以及镧改性提高ZSM-5分子筛水热稳定性的机理. 对未改性分子筛水解脱铝机理的研究表明, 首先是第一个水分子吸附在分子筛表面的酸性位上, 对分子筛的Al—O键起弱化作用, 使Al—O键伸长; 接着第二个水分子吸附到分子筛表面,分别与第一个水分子和分子筛骨架形成氢键, 进一步弱化与其最邻近的Al—O键, 并引致该键断裂. 同样, 其它的三个Al—O键也被削弱并逐一断裂, 从而发生分子筛水解脱铝现象. 引入的镧物种与分子筛骨架的四个O原子成键, 将铝包埋, 增加了分子筛孔壁厚度, 增大了水分子攻击铝的空间位阻, 抑制了水分子对Al—O键的弱化, 从而延缓Al—O键的断裂, 提高分子筛的水热稳定性. 计算的水分子吸附能和水解能进一步证实镧的引入提高了ZSM-5分子筛的水热稳定性.     

NH3…H2O体系氢键团簇结构的从头计算方案比较

对H2O，NH3单分子以及反式线性NH3…H2O双分子团簇应用HF，DFT，MR2，CCD ，QCISD等从头计算方法在不同的基组水平上进行几何结构优化和氨—水分子间相 互作用能计算。比较实验值和计算结果表明：对氨—水体系，MP2／6-31+G^**方法 能够满足氢键N-0键长误差为0．004nm，键角∠NOH误差为1°，NH3…H2O相互作用 能△E与CCD和QCISD偏差2．1kJ／mol计算精度的要求，并有较合理的计算代价。     

开放骨架结构磷酸铝合成中N原子环境变化对甲胺结构导向效应的影响

以甲胺(MA)和二甲胺(DMA)为结构导向剂,在200℃加热摩尔组成为n(Al2O3)∶n(P2O5)∶n(R)∶n(H2O)=1∶1∶1∶277(R=MA,DMA)的混合物,分别得到了高结晶度的三维阴离子开放骨架磷酸铝Al PO4-53和Al PO4-21.质子化的甲胺和二甲胺分别位于Al PO4-53和Al PO4-21的骨架中以平衡骨架的负电荷.利用X射线粉末衍射分析、元素分析和液相酸碱度测量等表征手段,研究了2个合成体系的晶化过程以及晶化过程中液相的Al,P浓度和p H值随时间的演化.理论计算结果表明,质子化甲胺和二甲胺的N原子上的电荷分别为-0.263和-0.558 e(Mulliken),形式电荷密度分别为22.3和16.0 e/nm3,Al PO4-53和Al PO4-21的骨架电荷密度分别为-3.3和-3.1 e/nm3.结果表明,改变N原子的环境会影响其上的电荷量,从而改变有机胺的结构导向效应,有机胺的形式电荷密度和无机骨架电荷密度之间存在着匹配关系.     

开放骨架磷酸铝合成中F~-对有机胺结构导向效应的影响

研究了在开放骨架磷酸铝合成中氟离子对乙二胺(en)和二乙烯三胺(deta)的结构导向效应的影响.在水热条件下,以乙二胺为结构导向剂,分别从摩尔组成为n(Al2O3)∶n(P2O5)∶n(en)∶n(H2O)=1.0∶1.5∶18.0∶147和n(Al2O3)∶n(P2O5)∶n(en)∶n(HF)∶n(H2O)=1.0∶1.5∶18.0∶3.0∶147的初始混合物中晶化出二维层状磷酸铝Al2P2O9·NH3(CH2)2NH3(Ui O-13)和Al F(HPO4)·NH2(CH2)2NH2(1);以二乙烯三胺为结构导向剂,分别从摩尔组成为n(Al2O3)∶n(P2O5)∶n(deta)∶n(H2O)=1.0∶4.0∶3.0∶153和n(Al2O3)∶n(P2O5)∶n(deta)∶n(HF)∶n(H2O)=1.0∶4.0∶3.0∶3.0∶153的初始混合物中晶化出了三维开放骨架磷酸铝Al4P5O20(H2O)2·C4N3H16(Al PO-CJ31)和一维链状磷酸铝Al2P4O10(OH)3F·C4N3H15(2),表明凝胶中的F-显著改变了乙二胺和二乙烯三胺的结构导向效应.详细对比分析了Ui O-13和化合物1以及AlPO-CJ31和化合物2的结构,探讨了F-对乙二胺和二乙烯三胺的结构导向效应的影响及F-与有机胺的协同结构导向效应.     

离子液中磷酸铝方英石的低温合成及表征

 在溴化 1-丁基-3-甲基咪唑离子液体中, 于低温 80 °C 反应 30 min 即可制得结晶完好的磷酸铝方英石. 详细考察了有机胺和 HF 的加入量、反应原料磷铝比和反应时间等对合成固体磷酸盐骨架结构的影响. 粉末 X 射线衍射和高分辨固体核磁共振结果表明, 合成的方英石晶体为 α 晶相, 磷铝物种大部分位于分子筛骨架上, 并以四配位的形式通过 Al–O–P 键相连.     

磷酸铝分子筛[Al3P3O12F][C5H5NH]•0.2H2O的蒸气相合成与结构表征

采用蒸气相合成法以吡啶作为蒸气源, 在吡啶气氛下磷酸铝固态凝胶被转化为一种三维骨架结构的磷酸铝微孔化合物, 用X射线单晶衍射法测定了其晶体结构, [Al3P3O12F][C5H5NH]•0.2H2O微孔化合物属三斜晶系, 空间群P-1(2), 晶胞参数a＝9.127(2) Å, b＝9.185(3) Å, c＝9.346(2) Å, α＝85.563(14)°, β＝77.346(6)°, γ＝89.628(17)°, V＝762.2(4) Å3, Z＝2, Dc＝2.074 Mg/m3, Mr＝468.09, F(000)＝474, μ＝0.64 mm－1. 其和以前报道的磷酸铝分子筛UT-6具有相同的骨架结构, 起始凝胶组分中的氟离子参与了骨架生成(Al—F—Al), 骨架中有三种相互独立的8元环孔道互相交叉最终形成类似于AlPO4-CHA型沸石的笼型结构. XRD, TG-DTA研究结果表明, 合成的样品具有较高的热稳定性, 400 ℃煅烧后, 其骨架结构保持不变.