收藏本站
《南京工业大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

载铜活性炭络合吸附一氧化碳的分子模拟研究

黎军  
【摘要】:CO可以用来合成多种有机化工产品,另一方面不少工业排放气中含有CO,对环境构成了严重威胁,因此分离和净化CO具有重要的意义。变压吸附法在该分离工艺上受到普遍重视,实现该技术的关键是开发研制出高效的CO吸附剂。目前,CO吸附剂的开发大都集中在以Cu(Ⅰ)为活性组分负载到载体上,这样的吸附剂主要有载铜沸石分子筛、载铜活性炭和含铜活性氧化铝、氧化硅等。但目前的报道主要集中在过程研究上,很少深入探讨其吸附机理。为此本文应用分子模拟和实验方法以活性炭为载体探讨Cu(Ⅰ)活性组分络合吸附CO的作用机理。 本文的计算采用密度泛函理论中的B3LYP方法,对体系中的Cu和Cl原子使用LanL2DZ相对论有效核势基组,对C、H、O、N使用6-31G(d)极化基组。分别用C_(12)H_(12)、C_(13)H_9、C_(16)H_(10)、C_(20)H_(12)、C_(23)H_(13)、C_(26)H_(14)、C_(30)H_(16)原子簇模型来模拟不同吸附位的活性炭表面。在探讨了CuCl在活性炭载体表面的负载和单层分散过程,并分析了CuCl与CO的络合反应机理的基础上,研究了活性炭载体上CuCl对CO的络合吸附机理。此外,还分别计算了活性炭对CO和N_2的物理吸附作用,比较了活性炭在载铜前后对CO和N_2的吸附性能的变化。 通过模拟计算得出载铜活性炭吸附CO的机理为:CuCl在活性炭载体表面形成单层分散,优先附着在活性炭表面的顶位和桥位上。CuCl在活性炭上的吸附能在76.84~80.79KJ/mol之间。CuCl对CO的吸附作用和CuCl与CO的络合反应,其本质是一样的,都是Cu(Ⅰ)与CO分子进行冗络合,形成Cu—C键的过程。但是由于在活性炭表面存在较大的空间位阻,轨道不能充分重叠,使得吸附体系中的Cu—C键比羰基络合物中的Cu—C键要弱一些。单个CuCl吸附CO时的吸附能最大,为60.72~61.15 KJ/mol;当多个CuCl同时吸附CO,由于吸附质分子之间的相互干扰,造成吸附能的降低。实验测得的等量吸附热也是在开始吸附时最大,为52.6KJ/mol,并随着吸附量的增加而逐渐减小。一个CuCl至多可以吸附一个到两个CO分子,且吸附一个CO分子比吸附两个CO分子更稳定。用红外光谱表征也发现,在低压条件下,CO的吸附形态为Cu~+(C-O);高于 南京工业大学硕士学位论文 常压时,部分cu+(C一)转变为Cu+(C一0)2;压力再增大,Cu+(C一O):也没有转变 成Cu+(C刃)3,与模拟结果一致。 CO和NZ在活性炭上的吸附为物理吸附过程,CO以碳端垂直吸附在活性炭 表面的洞位上,吸附能为9.巧KJ/mol(文献值为12~巧KJ/mol);NZ平行吸附 在活性炭表面的洞位上,吸附能为n.33KJ/mol(文献值为13~20KJ/mol)。两 者的吸附能很接近,因此活性炭本身无法将这两种气体分离开。在活性炭上负载 CuCI后,吸附的性质发生改变,CuCI以高达76.84一80.79KJ/mol的吸附能牢固 地附着并分散在活性炭载体表面,一方面CuCI与CO发生二络合,络合吸附的 吸附能在50~60KJ/mol之间,远大于活性炭对CO和NZ的物理吸附能,另一方 面CuCI的单层分散阻碍了N:在活性炭上的吸附,因此达到了对这两种气体选择 性吸附的目的。
【学位授予单位】:南京工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:O647.3

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 黄金保;纤维素快速热解机理的分子模拟研究[D];重庆大学;2010年
2 周玉梅;乙烯—乙烷分离用π络合吸附剂的研究[D];南京工业大学;2006年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 方志刚,王娟;铜表面一氧化碳吸附的ab initio研究[J];鞍山钢铁学院学报;1997年05期
2 王必勋,伏义路;Cu-ZSM-5上Cu~+位置的CO吸附红外光谱表征[J];催化学报;1995年01期
3 李言浩,马沛生,苏旭,胡孔诚,郝树仁,程玉春;铜系催化剂上甲醇蒸气转化制氢过程的原位红外研究[J];催化学报;2003年02期
4 姜明,郑苏欣,陈昌荣,伏义路;铜分子筛Cu(Ⅰ)物种上吸附CO的漫反射红外光谱[J];催化学报;1999年04期
5 陈正国,朱申敏,程时远;分子模拟方法及在高聚物中的应用[J];材料导报;1997年06期
6 陈健,古共伟;变压吸附分离一氧化碳技术的应用[J];低温与特气;1996年02期
7 潘晓民,谢有畅;X射线相定量法测单层分散阈值[J];大学化学;2001年03期
8 陈昌国,魏锡文,鲜学福;用从头计算研究煤表面与甲烷分子相互作用[J];重庆大学学报(自然科学版);2000年03期
9 唐威林,王宗说;Cu(Ⅰ)-A沸石的吸附性质[J];分子催化;1988年03期
10 谢有畅,张佳平,童显忠,潘晓民,傅晋平,蔡小海,杨戈,唐有祺;一氧化碳高效吸附剂CuCl/分子筛[J];高等学校化学学报;1997年07期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谭志伟;邵宇;;制备条件及掺杂铈对SO_4~(2-)/TiO_2固体超强酸催化性能的影响[J];安徽化工;2007年03期
2 张霞;吴凤华;胡益民;;固体超强酸SO_4~(2-)-La_2O_3-TiO_2催化合成环己烯[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2006年01期
3 戴晓甦;量子化学EHMO计算萃合物的成键[J];鞍山师范学院学报;1992年03期
4 陈丽萍;苟小莉;李霞;;活性炭改性及在发黄偏二甲肼脱色中的应用[J];火炸药学报;2009年05期
5 谢有畅,唐有祺;氧化物和盐类在分子筛内外表面及孔穴中的自发分散及其应用[J];北京大学学报(自然科学版);1998年Z1期
6 张金昌,王艳辉,马润宇,吴迪镛,王祥生;氧化锌负载金和铂选择催化氧化燃料电池氢源中微量CO的研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2003年01期
7 宋长友,吴念祖,王平;锶离子在纳米TiO_2表面单层分散阈值的研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2004年04期
8 青佳,陈宁,马丽,李阳,刘森英;RECrO_3电子结构与导电性能的关系[J];北京科技大学学报;2001年05期
9 马淑芬,杨春育,佟泽民,何晓明,朱建华;模拟移动床吸附分离技术[J];北京石油化工学院学报;2003年01期
10 杨水金;黄永葵;白爱民;杨赟;孙聚堂;;稀土改性固体超强酸催化剂SO_4~(2-)/TiO_2-La_2O_3的制备及其催化性能[J];北京工商大学学报(自然科学版);2010年03期
中国重要会议论文全文数据库 前8条
1 刘化然;阎刚印;刘芳;盛英卓;冯博学;;射频溅射制备氧化镍电致变色薄膜的研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(1)[C];2007年
2 陈玉保;宁平;孙海燕;陈云华;孙嵩;张无敌;尹芳;;合成氨液氮洗驰放气变压吸附提纯CO实验研究[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第二卷)[C];2009年
3 王洪林;张承明;;在固载于MCM-48上的离子液体上分散CuCl作为CO吸附剂[A];第十一届全国青年催化学术会议论文集(上)[C];2007年
4 向军;马新灵;邓德兵;李培生;胡松;孙路石;苏胜;毛金波;孙学信;;XRD分析铝基铜吸附剂硫化性能[A];中国动力工程学会第三届青年学术年会论文集[C];2005年
5 赵曦;王焕茹;盛丁杰;;V-Ti催化剂表面单层分散的研究[A];中国化工学会2008年石油化工学术年会暨北京化工研究院建院50周年学术报告会论文集[C];2008年
6 王亮;尚会建;杨立彦;王丽梅;允川;蒋梁鹤;郑学明;;负载型催化剂活性组分在载体表面单层分散研究进展[A];中国化学会第27届学术年会第11分会场摘要集[C];2010年
7 李树德;;提高高炉煤气热值的新方法[A];1997中国钢铁年会论文集(上)[C];1997年
8 王玉莹;张毅敏;高月香;刘海青;;不同吸附材料处理餐饮废水的比较研究[A];2013中国环境科学学会学术年会论文集(第五卷)[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王桂芳;铝柱撑蒙脱石的制备、结构及其吸附性能研究[D];山东科技大学;2010年
2 肖知国;煤层注水抑制瓦斯解吸效应实验研究与应用[D];河南理工大学;2010年
3 冉学光;硒代蛋氨酸及其席夫碱金属配合物的合成与应用研究[D];华南理工大学;2010年
4 林宝华;具有醇酯结构组成的低酸值抗磨剂提高加氢柴油润滑性能研究[D];华东理工大学;2011年
5 屈芳;粘土基多孔吸附/催化材料及其净化典型VOCs的性能[D];浙江大学;2010年
6 周灵初;红柱石的浮选分离技术及机理研究[D];武汉科技大学;2010年
7 郭红玉;基于水力压裂的煤矿井下瓦斯抽采理论与技术[D];河南理工大学;2011年
8 吴冬玲;“松散路易斯酸碱对”活化氢反应的理论研究[D];新疆大学;2011年
9 钱晓荣;阳离子木屑纤维素吸附剂的制备及其吸附性能与应用研究[D];南京理工大学;2010年
10 刘红丽;微小结构差异分子溶液的热力学研究[D];中南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 任子阳;阳泉无烟煤对CH_4、CO_2吸附特性研究[D];河南理工大学;2010年
2 李杰;明胶与改性明胶吸附/解吸水分的动力学研究[D];郑州大学;2010年
3 王晴晴;纳米金属的制备及其在处理典型有机污染物中的应用[D];河南理工大学;2010年
4 锡林哈斯;改性高分子吸附剂的吸附性能研究及应用[D];沈阳理工大学;2010年
5 倪海芳;PET的电致发光与光致发光联合测量及其模拟仿真[D];哈尔滨理工大学;2010年
6 顾飞龙;碳分子筛变压吸附(PSA)法制取高纯度氮气的工艺研究[D];华东理工大学;2010年
7 高蓝宇;CO_2吸附和输送技术研究[D];浙江大学;2011年
8 王何灵;壳聚糖金属配合物吸附去除水中六价铬的研究[D];浙江大学;2011年
9 张健;变压吸附法分离合成气中CO的吸附剂制备及性能研究[D];昆明理工大学;2010年
10 王正兴;含砷污水的混凝—氧化—吸附处理研究[D];昆明理工大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢有畅,唐有祺;氧化物和盐类在分子筛内外表面及孔穴中的自发分散及其应用[J];北京大学学报(自然科学版);1998年Z1期
2 迟姚玲;丁福臣;易玉峰;冀德坤;王虹;;生物质能的开发利用[J];北京石油化工学院学报;2008年02期
3 刘英骏,谢有畅,明晶,刘军,唐有祺;X光衍射法测定MoO_3在γ-Al_2O_3表面的单层分散量[J];催化学报;1982年04期
4 刘英骏,谢有畅,解刚,唐有祺;MoO_3与不同载体的相互作用及其单层分散量的测定[J];催化学报;1985年02期
5 韩文锋,赵波,霍超,刘化章;活性炭及表面性质对Ru基氨合成催化剂性能的影响[J];催化学报;2004年03期
6 黎军,马正飞,黄丽娜,刘晓勤,姚虎卿;氯化亚铜在活性炭载体表面单层分散的密度泛函理论计算[J];催化学报;2004年09期
7 赵丽,余家国,赵修建,程蓓,张谢群,郭瑞;介孔纳米结构材料的研究与发展[J];稀有金属材料与工程;2004年01期
8 陈健,古共伟;变压吸附分离一氧化碳技术的应用[J];低温与特气;1996年02期
9 潘晓民,谢有畅;X射线相定量法测单层分散阈值[J];大学化学;2001年03期
10 陈懿;双金属氧化物和氧化物载体组分间的相互作用[J];复旦学报(自然科学版);2002年03期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 廖艳芬;纤维素热裂解机理试验研究[D];浙江大学;2003年
2 谭洪;生物质热裂解机理试验研究[D];浙江大学;2005年
3 赵海涛;钌原子簇和部分有机化学反应的量子化学研究[D];天津大学;2004年
4 殷开梁;分子动力学模拟的若干基础应用和理论[D];浙江大学;2006年
5 王宝俊;煤结构与反应性的量子化学研究[D];太原理工大学;2006年
6 董秀丽;蛋白质与羟基磷灰石表面的相互作用机理研究[D];浙江大学;2008年
7 丁冰晶;短链烃类在离子交换ZSM-5分子筛上催化转化反应的量子化学研究[D];北京化工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 曾海;吸附法分离回收工业尾气中烯烃的研究[D];大连理工大学;2000年
2 王铁柱;生物质焦油催化裂解试验研究[D];浙江大学;2003年
3 光辉;吸附法回收环氧乙烷生产尾气中乙烯的工业应用基础研究[D];南京工业大学;2003年
4 朱英刚;从炼厂气中分离乙烯和丙烯的吸附剂研究[D];河北工业大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 高星爱;黄枭;张永锋;赵新颖;程孟秋;刘鹏;刘思言;;纤维素降解菌株的筛选及其产酶条件优化[J];现代食品科技;2012年11期
2 王晓剑;吴广宁;李先浪;高波;彭倩;赵虎;;酸值对变压器油纸绝缘系统回复电压参数影响规律研究[J];电力自动化设备;2013年12期
3 吴广宁;王晓剑;李先浪;高波;彭倩;李伟;;有机酸对油纸绝缘热老化及频域介电谱特性的影响[J];高电压技术;2014年05期
4 朱锡锋;朱昌朋;;生物质热解液化与美拉德反应[J];燃料化学学报;2013年08期
5 曹小玲;张航;邓胜祥;唐世斌;熊家佳;罗海银;曹孔彬;;β-1型木质素二聚体高温蒸汽气化机理的理论研究[J];燃料化学学报;2014年07期
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 龙柳锦;油茶果壳热解反应及其中孔活性炭的制备与表征[D];广西大学;2012年
2 黄晓露;木质素模型化合物热解的微观机理研究[D];重庆大学;2012年
3 梁韬;基于Py-GC/MS的半纤维素热裂解机理研究[D];浙江大学;2013年
4 聂仕军;电力变压器绝缘纸无定形区氧化和水解的分子模拟研究[D];重庆大学;2013年
5 王晓剑;酸对油浸绝缘纸热老化及其介电响应特性研究[D];西南交通大学;2014年
6 张彤辉;生物质循环流化床气固两相流数值模拟与热解气化试验研究[D];山东大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵璧英,张玉芬,段连运,谢有畅,唐有祺;乙烯在CuO/γ-Al_2O_3上吸附性能的研究[J];催化学报;1982年02期
2 赵璧英,康志军,李超;由溶液中正丁胺的吸附等温线测定固体表面酸度[J];催化学报;1985年01期
3 刘振义,张婉静,江超华,林炳雄,于勤,朱旭奇,吕光烈;二价镍离子在ZSM-5分子筛中的分布[J];催化学报;1986年01期
4 梁国仑;国内气体分离用部分吸附剂和催化剂概况[J];低温与特气;1996年01期
5 曹振连;吸附、吸附剂、吸附计算[J];低温与特气;1997年02期
6 唐威林,王宗说;Cu(Ⅰ)-A沸石的吸附性质[J];分子催化;1988年03期
7 刘英骏,付立郡,唐有祺;NiO在TiO_2载体表面的分散状态[J];分子催化;1989年03期
8 蔡迎春,徐贤伦;甲醇水蒸汽催化转化制氢研究进展[J];分子催化;2000年03期
9 霍玉秋,苏忠民,黄宗浩,王秀军,王荣顺;聚并苯同系分子稳定性及电子极化率规律的研究[J];高等学校化学学报;1997年05期
10 马晨生,马理,杨忠志;用X_α方法对CH_4在Ni(Ⅲ)表面吸附解离反应的理论研究[J];高等学校化学学报;1994年11期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曹锁存;谢德芦;龙淮成;;活性炭吸附处理硝铵炸药废水[J];环境保护;1985年02期
2 张铁民;;粘胶生产排风中硫化氢的吸附净化[J];环境工程;1986年03期
3 潘绍先,窦琇云;气相色谱法测定活性炭对有机蒸汽的实用吸附量[J];山西大学学报(自然科学版);1990年02期
4 季凌,吴芳云,陈进富;活性炭吸附在炼油化工废水回用中的应用[J];工业水处理;2002年11期
5 余梅芳;胡晓斌;倪生良;;化学改性活性炭对Cu(Ⅱ)离子吸附性能的研究[J];湖州师范学院学报;2006年02期
6 刘良军;周剑良;侯翠梅;;活性炭-γ谱法测量氡析出率的湿度效应研究[J];核电子学与探测技术;2007年05期
7 崔晓芳;周静搏;范云双;戴海平;;膜生物反应器处理石化橡胶废水的试验研究[J];天津工业大学学报;2008年03期
8 王琦生;李金玉;徐静娴;金国良;;颗粒活性炭吸附有机溶媒蒸气及恶臭[J];医药工程设计;1982年06期
9 韩芳然;;铜试剂-活性炭富集原子吸收法测定重晶石中微量金属元素[J];分析试验室;1986年06期
10 田钟荃;翁元声;;活性炭吸附淀粉及强制放电再生的研究[J];给水排水;1989年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王星凯;;活性炭/纳米TiO_2组装体系增强光催化及在染料褪色中的应用[A];雪莲杯第10届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2010年
2 冯旭东;陈立宏;;活性炭在建筑给水深度处理中的应用[A];中国土木工程学会水工业分会第四届理事会第一次会议论文集[C];2002年
3 杜有如;沈联芳;孔渝华;;几种典型国产活性炭吸附各种烃类的NMR研究 Ⅱ 活性炭吸附苯和烷烃的~1H NMR研究[A];第四届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1986年
4 彭绍洪;李春娟;朱秀莲;王连彬;倪晓连;;用废弃香蕉树制取活性炭的工艺研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
5 陈啸剑;张淑娟;周锋;;微波辐射—活性炭吸附处理偏二甲肼废水的研究[A];中国化学会第五届全国化学推进剂学术会议论文集[C];2011年
6 夏德迎;曾继述;;~(99)Tc在活性炭上的吸附行为[A];中国高放废物地质处置十年进展[C];2004年
7 徐少敏;唐晖;王臣建;;高锰酸钾氧化、粉末活性炭吸附对水的强化性处理[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
8 邵林广;;活性炭在饮水深度处理中的作用与发展前景[A];全国建筑给水排水青年学术论文选[C];1996年
9 徐息;;活性炭吸附烟气脱硫技术的工业性试验[A];二氧化硫污染治理技术汇编——2001年全国烟气脱硫成套技术工程应用实例分析及学术研讨会论文集[C];2001年
10 王正根;王如竹;;活性炭块状化方法及其在吸附制冷中的应用[A];上海市制冷学会一九九九年学术年会论文集[C];1999年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 马晓华;“化污”攻关哈工大科学家紧急行动[N];第一财经日报;2005年
2 任勇 李运红;活性炭吸附抗癌药物彻底杀灭残留癌细胞[N];天津日报;2004年
3 ;氨茶碱药物中毒的抢救[N];农村医药报(汉);2007年
4 哈尔滨市供排水集团;惊心动魄战污染 恪尽职守保供水[N];黑龙江日报;2006年
5 ;氨茶碱药物中毒诊断依据[N];农村医药报(汉);2007年
6 本报记者 唐传虎;环保觉醒应成为“企业第一课”[N];新华日报;2011年
7 刘震;装修污染夏季高发 空气治理需讲科学[N];大众科技报;2006年
8 陈果;不让一滴有毒污水进汉江[N];中国环境报;2007年
9 曹金龙 高根福;沧炼精制车间启用加剂循环浸泡法[N];中国石化报;2006年
10 邵义红 丁美;改进生产工艺提高输液产品澄明度[N];中国医药报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 屈广周;DBD等离子体降解活性炭吸附的有机物及活性炭再生研究[D];大连理工大学;2010年
2 钟永科;活性炭载铁催化剂上几种典型芳烃一步羟基化反应研究[D];四川大学;2007年
3 李朋娜;新型铁基材料的合成、表征及其性能研究[D];华中师范大学;2013年
4 吉励;吸附—催化臭氧氧化协同降解液相有机污染物的研究[D];浙江大学;2009年
5 周烈兴;活性炭吸附处理苯和甲苯气体的性能及机理研究[D];昆明理工大学;2011年
6 邹学权;水处理用活性炭的微波改性与再生[D];浙江大学;2008年
7 黄荣新;酞酸酯类激素在污水厂的迁移及GAC吸附与生物降解研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
8 王广智;固定化生物活性炭中优势菌群生物稳定性的控制研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
9 关春雨;臭氧催化氧化与活性炭联用给水处理工艺特性中试研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
10 于畅;炭基材料在燃油吸附一氧化脱硫中的应用研究[D];大连理工大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汪明霞;二氯甲烷在活性炭上的吸附及其穿透曲线模拟研究[D];华中农业大学;2005年
2 张晓明;城市污水回用于电厂锅炉补给水的预处理工艺特性分析与调试研究[D];西安建筑科技大学;2005年
3 于富玲;颗粒活性炭吸附染料的影响因素和分形特征的研究[D];北京林业大学;2005年
4 魏代波;电化学法再生活性炭试验研究[D];西南交通大学;2007年
5 苑鑫;活性炭血液灌流对急性重度有机磷农药中毒治疗作用的研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2005年
6 史丽红;丙酮回收用活性炭吸附性能研究[D];南京工业大学;2004年
7 邵海燕;活性炭用于循环流化床烟气脱硫脱硝的试验研究[D];山东大学;2008年
8 刘宇飞;活性炭和沸石滤柱对邻苯二甲酸酯的去除效果试验研究[D];重庆大学;2008年
9 张加喜;活性炭脱硫脱氮的实验研究[D];西安建筑科技大学;2008年
10 杨再荣;饮用水源水及自来水厂微囊藻毒素的变化和去除方法的研究[D];贵州师范大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026