学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

水处理过程中的催化臭氧化催化剂的分子设计

作　者: 唐绍彬
导　师: 李欣
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 化学工艺
关键词: 催化臭氧化 催化剂 量子化学计算 定量-结构活性关系
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 314次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


饮用水中难降解的微量有机物所造成的污染,是给水处理所面临的主要问题之一。金属催化臭氧化是近些年来发展起来的一种高级氧化技术,它是去除水中难降解有机物的有效方法之一,而高效催化臭氧化催化剂的研制是金属催化臭氧化技术的核心和难点。本项研究以Al2O3为载体,采用浸渍法分别制备Cu、Mn、Fe、Ni、Co等五种金属催化臭氧化催化剂。催化剂活性实验结果表明:Cu系催化剂具有最好的催化效果。在实验研究基础上,进行了催化剂分子设计的初步研究。使用Gaussian03量化计算软件建立了M2O2(M分别为Fe、Mn、Co、Ni、Cu )团簇分子顶位和桥位吸附模型,用密度泛函B3LYP/LANL2DZ方法,对于五种过渡金属催化臭氧化催化剂的氧化物团簇模型,进行了臭氧顶位和桥位吸附方式和吸附途径的研究。计算结果表明:Cu2O2团簇的吸附能最大,从而吸附活性最好,与实验结果相同。价层轨道和外层电子在O3吸附前后的计算结果表明:O-Cu吸附键的形成是由于被吸附点的d电子转移到了吸附点P轨道上,而吸附点P轨道上的极少部分电子反馈到被吸附点的d轨道上。Cu2O2团簇平行、垂直桥位吸附势能面扫描说明: O3分子更加容易垂直桥位吸附在Cu系催化剂上。利用Materials Studio材料计算软件建立了CuO(110)(1×1)层状O3分子垂直吸附模型,PW91密度泛函优化结果表明:臭氧分子吸附后,它的S、P态密度都发生了较大的变化,能带发生连续;被吸附点Cu的d态密度也发生变化,能带范围变小。O-Cu吸附键的形成是O3的S、P与被吸附点的d态重叠和金属上的d电子转移到吸附点的S、P轨道上的结果。这与Gaussian03的计算结果相同。应用典型相关分析筛选择变量,3层(M-N-1)BP人工神经网络方法对臭氧分子垂直、平行桥位吸附在Cu2O2团簇和臭氧分子垂直桥位吸附在Cu4O4团簇上的三种模型分别进行QSAR关系模拟。模拟结果得到BP神经网络期望值和输出值的相关系数都在0.9以上和QSAR关系为BP7-7-1。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪 论  9-19
  1.1 饮用水污染  9-10
    1.1.1 饮用水污染现状  9-10
    1.1.2 饮用水有机物去除技术  10
  1.2 臭氧氧化高级氧化技术  10-13
    1.2.1 臭氧及其作用  10-11
    1.2.2 催化臭氧化  11-13
  1.3 催化剂分子设计  13-17
    1.3.1 分子设计思想的提出  13-14
    1.3.2 从头算计算方法和DFT的应用  14-15
    1.3.3 催化剂分子设计目前的状况  15-17
  1.4 课题的研究背景  17
  1.5 研究内容和目的以及意义  17-19
第2章 催化剂的制备以及分子设计的原理和方法  19-32
  2.1 催化剂的制备  19-20
    2.1.1 金属催化剂的制备过程  19-20
  2.2 分子设计的原理和方法  20-28
    2.2.1 量子化学从头计算方法  20-21
    2.2.2 Hartree-Fock方法  21
    2.2.3 电子相关问题  21-23
    2.2.4 密度泛函方法  23-24
    2.2.5 基函数的选择  24-25
    2.2.6 BP神经网络方法  25-28
  2.3 基组和计算方法的选择  28-30
  2.4 研究中所用的计算软件及硬件  30-32
第3章 催化臭氧化催化剂分子设计的团簇模型研究  32-47
  3.1 金属催化剂活性实验结果  32-33
  3.2 催化臭氧化催化剂分子的团簇模型  33-38
    3.2.1 催化剂表面模型的选择  33-34
    3.2.2 团簇吸附模型的优化计算和分析  34-38
  3.3 Cu2O2 团簇桥位吸附途径  38-47
    3.3.1 Cu2O2 团簇桥位吸附势能面的扫描  39-47
第4章 催化臭氧化催化剂分子设计的层模型研究  47-54
  4.1 模型的建立  47-48
  4.2 模型的计算和结果  48-52
  4.3 CuO(110)(1×1)的吸附效果随臭氧分子吸附位置的变化  52-53
  4.4 本章小结  53-54
第5章 催化臭氧化催化剂分子设计的QSAR模型  54-71
  5.1 QSAR关系模型输入层参数的计算  54-60
    5.1.1 臭氧分子垂直桥位吸附于Cu2O2 团簇参数的计算  55-56
    5.1.2 臭氧分子平行桥位吸附于Cu2O2 团簇参数的计算  56-58
    5.1.3 臭氧分子垂直桥位吸附于Cu4O4 团簇参数的计算  58-60
  5.2 应用BP神经网络模拟催化活性与催化剂结构性质的关系  60-69
    5.2.1 BP神经网络的构造  60
    5.2.2 BP神经网络的应用  60-69
  5.3 BP网络模型对三种吸附模型的比较  69-70
  5.4 本章小结  70-71
结论  71-72
参考文献  72-79
攻读学位期间发表的学术论文  79-80
哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明  80
哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书  80
哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理  80-81
致谢  81

相似论文

  1. 煤制液体燃料过程中可弃型催化剂的设计与实验研究,TQ529.1
  2. 调环酸钙合成工艺研究及其类似物合成,TQ452
  3. 锰—铁催化剂低温催化氧化NO研究,X701
  4. 以海泡石为载体的催化剂选择性催化加氢肉桂醛为肉桂醇的研究,O643.32
  5. 聚苯胺—金属配合物的制备及其催化性能研究,O634
  6. 含碳水化合物衍生的一价及二价咪唑盐离子液体的合成与表征,O621.3
  7. 直接醇类燃料电池Pt基催化剂的研究,TM911.4
  8. 燃料电池铂、钯基催化剂的形貌控制与阳极电催化性能,TM911.4
  9. 直接甲酸燃料电池阳极催化剂Pd/C的研究,O643.36
  10. 聚吡咯—钴氧化物的制备及其催化H2O2电还原性能研究,O643.32
  11. 固体碱催化剂MO/ZrO2的碱性及催化合成碳酸二异辛酯,O623.662
  12. 直接甲醇燃料电池Pd基阴极催化剂的研究,O643.36
  13. 竹炭负载催化剂在有机废水处理中的应用研究,X703
  14. 吡唑啉和咔唑化合物的合成及其发光性能研究,O626.2
  15. 表面修饰碳纳米管负载金属纳米催化剂的合成及性能研究,O643.36
  16. CuO-Bi2O3/MgO-SiO2催化甲醛、乙炔合成1，4-丁炔二醇,TQ223.162
  17. 城市生活垃圾催化气化制取燃气的实验研究,X799.3
  18. “活性”自由基聚合法在改性SEBS橡胶中的应用,TQ330.6
  19. 两亲性偶氮苯功能化嵌段共聚物的合成及性能研究,O631.3
  20. 中温煤—水蒸气气化过程催化剂的回收利用研究,TQ546
  21. 基于新型氢键活化的有机催化不对称Michael反应研究,O643.32

中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
© 2012 www.xueweilunwen.com