氮化物在加氢催化剂表面的吸附_本科毕业设计论文(编辑修改稿)

氮化物在加氢催化剂表面的吸附_本科毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

口，另一种是除去流动相后直接测定溶质的光谱。 这两种方法都是从液相色谱与红外光谱连用技术中移植而来的。 由于超临界流体色谱所具有的优异特性 ,其效果要优于 LCIR。 TGFTIR 连用 TG分析与 FTIR 连用的原理是将样品放在 TG分析仪中进行测量，得到样品的 TG曲线，样品因加热而产生的分解产物不需要任何处理直接进行 FTIR 测定。 经测定可得到产 物的红外光谱，根据样品的 TG曲线和分解产物的红外光谱，可以对样品的热分解过程进行定量的评价。 与传统的热重分析方法相比， TGFTIR 联机的最大优点是 ,可以直接准确的测定样品在受热过程中所发生的各种物理化学变化，以及在各个失重过程中的分解或降解产物的化学成分。 连用 薄层色谱是 20世纪 50年代开发的色谱分析方法。 随着各种新型薄层材料的开发及测定方法的发展， TLC 法在分离鉴定分析中已成为重要的手段之一。 而薄层色谱与红外的连用又为复杂混合物及未知物的鉴定提供方法。 徐维并 [3]等研究了 鸟嘌呤与一系列卤代烃类烷化剂反映的加山东科技大学本科毕业设计（论文） 13 合物，经过薄层分离，进一步作红外鉴定 ， 从而得到了鸟嘌呤 一 卤代烃氧位和氮位加合物的红外光谱表征。 红外光谱仪及其附件的研制进展 近年来红外光谱仪已由色散型发展为干涉型即 FTIR 光谱仪，各国厂家对其光源、干涉仪、检测器及数据处理等各系统进行了大量的研究和改进，使之日趋完善。 由于计算机技术和自动化技术在仪器中的广泛使用，使得红外光谱仪的调整、控制、测试及结果的分析大部分由计算机完成，如显微红外光谱中的图像技术。 各公司的显微红外光谱仪均能对样品的某一区域进行面扫描，得 到该区域的化学成分的分布图，如Continuum (Nicolet)、 EquinoxTM55 (Bruker)、 Spectrum2020 (Perkin Elmer)和 Stingray lmaging (BioRad)等显微镜都有此功能。 随着仪器精密度的提高，红外光谱仪在分辨率和扫描速度等方面达到了很高的指标。 如 BrukerIFSl20H 最佳分辨率为 010008cm1, Bomen公司的 DA系列可达 010026cm1。 而扫描速度 Bruker 可达 117张谱图 /s,利用步进扫描技术可达 250 皮纳秒的时 间分辨率。 Nicolet8700 扫描速度为 105次 /s，步进扫描时间分辨率为 10ns。 现有的傅立叶变换红外光谱仪已不仅限于中红外 (MIR)的使用，分束器的使用可将光谱范围可覆盖紫外到远红外的区段。 如 Bruker 为 50000~4cm1， Bomen为50000~5cm1， Nicolet 为 25000~20cm1。 这些很高的技术指标、标志材料、光路设计、加工技术和软件都达到了很高的水平。 傅立叶变换红外光谱仪与其他仪器的联用技术是近代研究发展的重要方向。 如美国 PE公司生产的 Syetem2020FTIRGC 联用仪，能够一次存储 640个光谱图，其接口为与毛细管气相色谱仪匹配的小体积光管 ,控温范围最高达 340e，适用于较高沸点化合物的分析，灵敏度可达山东科技大学本科毕业设计（论文） 14 5ng。 System2020FTIRTGA 联用仪，可得到热重曲线，同时还能得到失重物的红外光谱，因而可判断分解过程及各失重阶段所产生气化物的真正组分。 Bruker 公司不同类型的傅立叶变换红外光谱仪达 17种之多 ,他们与热重分析仪制造商 Netisch公司共同设计了光谱仪与热重分析仪的接口，使连用测试的灵敏度大大提高。 如 Bruker 的 EquinoxTM55 多达 6 个外 光路 ,可与拉曼附件、 GC、 TG和红外显微镜四机连用。 Aspectrics 公司生产的编码光度红外光谱 (EPIR)采用光栅和转动编码轮对来自样品的红外信号进行编码，是一种新型的红外光谱技术，具有100次 /s的扫描速度，能同时在气态阶段测试甲烷、乙烷和丙烷气体。 由于 EPIR 编码其碟片技术固有的稳定性，超快速的扫描速度和抗干扰性，使它成为环境苛刻的在线过程监测行业理想的手段：如在烟囱排放、机动车尾气排放、环境空气监测和生产过程监测等方面有很大取代FTIR 和 NIR 的潜力。 studio 软 件 Material Studio 材料工作室是美国 Accelrys 公司专为材料科学领域开发的可运行于个人计算机上的新一代商业材料计算软件，可帮助研究人员解决当今化学化工及材料工业中的一系列的重要问题。 Material Studio 模拟软件采用用户 /服务器结构，客户端可以是 Windows 或 Linux操作系统，可以运行在台式机、各类型服务器和计算机群等硬件平台上。 它提供了通用的 建模和分析工具，以及解决特定研究问题的多个功能模块，如量子力学 (QM， Dmol3和 CASTEP)、线性标度量子力学、分子力学、分子动力学 、蒙特卡洛、介观动力学和耗散粒子动力学、统计方法 QSAR等多种山东科技大学本科毕业设计（论文） 15 先进算法和 X射线衍射分析等仪器分析方法，帮助研究人员构建分子、团簇、聚合物、固体及表面的结构模型，并研究、预测材料的相关性质以及化学反应、催化剂、晶体与界面等研究过程。 当前，计算机分子模拟技术正广泛地应用于科研生产、教学等各个相关领域，它不仅可以使分子原子等微观粒子的结构形象化、可视化，而且它可以通过结构分析、模拟、数据处理，从微观角度揭示结构与性质的关系。 利用 Materials Studio 的建模功能，可以方便地建立各种晶体的三维模型，直观化 的展示其结构和对称性等特点。 同时， Materials Studio 还允许自由的创建晶体结构，只要已知空间群类型、晶体结构参数和元素类型，我们就可以任意的创建晶体。 利用 Materials Studio的辅助教学功能，形象直观的展示较抽象、复杂的概念和模型，将抽象的平面教学转变为立体的形象教学，以提高学生的学习兴趣，增强学生的创造性思维。 通过以上文献及数据可知，对吡咯的研究在重油和原油中含氮化合物的处理方面无疑有重大指导意义；比较国内外对吸附的研究可得知，利用红外技术研究吸附的很少，综上所述，本课题旨在用原位 红外技术来研究吡咯在 NiMo 加氢催化剂上的吸附行为，这不仅对未来研究含氮化合物还是吸附行为都有一定的指导意义。 山东科技大学本科毕业设计（论文） 16 2 实验及 模拟 实验方法及步骤 原位漫反射红外光谱分析表征使用 Nicolet58SXC型 FIIR 分析仪，MCT检测器。 四硫代钼酸铵在氮气气氛下，焙烧 4h，得到硫化型 催化剂样品。 将样品 在无水乙醇中隔绝空气研细，真空干燥 8h。 将样品粉末装填在原位池样品槽中，升温至 120℃ ， N2吹扫至谱图中 OH峰消失。 再通入H2，升温到 300℃ 进行活化 30min。 降温至室温。 选择合适的载气，通入探 针化合物分子，扫描不同温度下催化剂表面红外谱图。 软件介绍及模拟步骤 Material Studio 是一个采用服务器 /客户机模式的软件环境，它为你的PC机带来世界最先进的材料模拟和建模技术。 Material Studio的中心模块是 Material Visualizer。 它可以容易地建立和处理图形模型，包括有机无机晶体、高聚物、非晶态材料、表面和层状结构。 Material Studio 是一个模块化的环境。 每种模块提供不同的结构确定、性质预测或模拟方法。 你可以选择符合你要求的模块与 Material Visualizer 组成一个无缝 的 环境。 你也可以把 Material Visualizer 作为一个单独的建模和分子图形的软件包来运行。 用 Material Studio 软件来模拟吸附，首先要在 File 模块中选中新建3D 原子图，并建立吡咯的 3D 图；其次，在 File 模块中引入 MoS2的 3D山东科技大学本科毕业设计（论文） 17 空间结构。 这样，研究对象和催化剂都有了，就可以开始模拟工作了： 在 DMol3 Tools 模块来进行模拟运算， 其中 DFT计算采用 Dmol3模块。 其计算参数设置如下：计算方法为 GGA，函数选 PBE，基组采用可极化的双数基组（ DNP），中心电子的处理用有效核心势（ DSPP），系统自旋状态为 Spinrestricted，自洽场（ SCF）参数的建立使总能量收敛至1 105Ha。 为了加速收敛过程， thermal smearing 值设为 .，轨道 cutoff 值设为 4Ǻ。 准备工作和模拟环境调试好以后开始模拟，在任务 模块分别进行能量和结构模拟运算。 山东科技大学本科毕业设计（论文） 18 3 结果与讨论 红外光谱图的分析 吡咯 吸附前后 红外光谱图 在红外光谱图中， 波数为波长的倒数，查阅资料可以得到吡咯的峰位置，其中 吡咯 的特征谱峰出现在 波数为 3400cm1处 ，此位置代表 NH的伸缩振动，也就是说此位置的峰是由 NH的伸缩振动引起的 ， 出现 在波数为 3100 cm1处 的特征峰则是由于 CH伸缩 振动引起的 ， 出现在 1529 cm1处的特征峰则是由于 C=C伸缩 振动引起的，出现在 733 cm1处的特征峰由于吡咯环面外的顺式振动引起的 ， 出现在 559 cm1处的特征峰由于吡咯环面外 NH振动引起的。 如图 （ 98%）的红外光谱图。 图 98%吡咯的红外光谱图 山东科技大学本科毕业设计（论文） 19 查阅资料可知，波数在 40001330 cm1范围内 为特征频率区， 波数在1330400 cm1范围内 为指纹区， 只要分子结构上有微小的变化，指纹区就会有明显变化。 由上图 及实验数据 可以看出，吡咯的 特征 峰 位置 有 340310 15 73 560cm1 如图 ，为 298K温度下，吡咯在 MoS2表面吸附的红外光谱图： 图 298K，吡咯在 MoS2上吸附的红外光谱图 由实验数据及 上图可以得到， 298K，吡咯吸附后 特征 峰 出现在37 31 1690、 1570、 13 1050、 665cm1处。 山东科技大学本科毕业设计（论文） 20 与吸附前吡咯的红外光谱图相比较， 可以看出吸附后的红外光谱图发生明显的变化，由数据可看出，吸附后，特征峰个数增加，峰的位置也有显著变化。 比较吸附前后两组峰位置的数据，看以看出， 原来峰在波数为 3403 cm1处，吸附后移动到波数为 3720 cm1处；原来峰在波数为 3102 cm1处，吸附后几乎不变；原来峰在波数为 1530 cm1处， 吸附之后在 1570 cm1处有峰，排除实验 的误差可以认为吸附前后也未发生变化。 如图 ，为 473K温度下，吡咯在 MoS2表面吸附的红外光谱图： 图 473K时，吡咯在 MoS2上吸附的红外光谱图 由实 验数据及上图可以得到， 473K， 吡咯吸附后 特征 峰 出现在波数为37 31 17 1390、 847cm1处。 山东科技大学本科毕业设计（论文） 21 比较吸附前后峰位置的数据， 可 以看出， 与标准吡咯（ 98%）的红外光谱图相比原来峰在波数为 3403 cm1处，吸附后移动到波数为 3730 cm1处；原来峰在波数为 3102 cm1处，吸附后几乎不变；原来峰在波数为1530 cm1处，吸附之后 峰消失，而在 1710 cm 1390 cm1处出现新的峰。 而 与常温下吸附不同的就是，吸附前在波数为 1530 cm1处的峰的位置显著移动。 如 图 ，为 573K温度下，吡咯在 MoS2表面吸附的红外光谱图： 图 温度为 573K时，吡咯在 MoS2上吸附的红外光谱图 由实验数据及上图可以得到， 573K， 吡咯 吸附后 特征 峰 出现在波数为 37 31 17 1390、 899cm1处 山东科技大学本科毕业设计（论文） 22 比较吸附前后峰位置的数据，可以看出，与标准吡咯（ 98%）的红外光谱图相比原来峰在波数为 3403 cm1处，吸附后移动到波数为 3730 cm1处；原来峰在波数为 3102 cm1处，吸附后几乎不变； 原来峰在波数为1530 cm1处，吸附之后峰消失，而在 1710 cm 1390 cm1处出现新的峰。 与常温下吸附不同的就是，吸附前在波数为 1530 cm1处的峰的位置显著移动， 相对于 473K温度下下的吸附红外光谱图， 573K时，仅仅百分透过率变小了，而峰的位置几乎没有发生变化。 比较及分析 吡咯吸附前后红外光谱图 比较吸附前后峰位置的数据，看以看出， 298K下吸附后的红外光谱图则变化较大，与吸附前相比峰的位置不仅发生变化，峰的个数也发生变化，然而 在 573K下吸附的结果和在 473K下吸附的结果几乎没有差别，只是百分透过率有所降低，因此可以说在高温下其吸附模型 几乎是一样的，但相对于标准吡咯吸附前的红外光谱图来说，峰的位置还是发生了明显的变化。 观察以上。