Beta分子筛中Al的分布和Brφnsted酸的酸性强度VIP免费

1136物理化学学报(Wu／／HuaxueXuebao)ActaP．-Ch／m．S／n．，2009，25(6)：1136—1142JuneWWW．whxb．pku．edu．cnBeta分子筛中Al的分布和Bronsted酸的酸性强度孙秀良黄崇品张傈陈标华(北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室，北京100029)摘要：基于量子化学中的密度泛函理论：fDF]3，研究了Beta分子筛中骨架Al在9个不同T位的分布和BrOnsted酸的分布及其强度．计算采用8T簇模型和B3LYP／6．-31G(d,p)方法，得到了不同T位的A1／Si替代能、(A1，H)／Si替代能和质子亲和势，以及碱性探针分子NH。在Beta分子筛酸性位的吸附能．结果表明，骨架A1和Br0nsted酸优生位于Beta分子筛的T5和T6位；其中酸性最强的位置是A15．014--Si9，最弱的位置是A17．03．Sil．关键词：Beta分子筛；BrCnsted酸；密度泛函理论中图分类号：0641LocationofA1andAcidStrengthofBrcnstedAcidinBetaZeoliteSUNXitr·LiangHUANGChong--Pin"ZHANGJieCHENBiao—Hua(StateKeyLaboratoryofChemicalResourceEngineering,BeijingUniversityofChemicalTechnology,Beijing100o29,P17．China1A_bs仃act：Densityfunctionaltheory(DFT)wasappliedtostudythedis；tributionofframeworkaluminumatomsatnineinequivalentTsitesandtheacidityofBrCnstedacidsilIeSinBetazeolite．TI'hecalculationwascardedoutatB3LYP／6-31Glevelbasedonthe8Tclustermode1．AccordingtothecalculatedAl／Sisubstitutionenergies，(Al，n)／sisubstitutionenergies，protonaffinitiesandtheadsorptionenergiesofammonia(NH3)，weproposethatthemostfavorablesitesforA1substitutionandB；rCnstedacidsilIeSareattheT5andT6sites．TtheacidityofAJ5-．O14．Si9isthehighestamongtheprefelrredB；rCnstedacidsitesandtheAJT--03一Silsiteisthelowest．KeyWords：Betazeolite；BrOnstedacid；DensityfunctionaltheoryBeta分子筛由Mobil公司在1967年首次合成并展示了高的催化活性【1J．1988年，Newsamt2]、HigginsI31等人采用构造模型，模拟粉末衍射首次确定了Beta沸石的堆垛层错结构．认为Beta沸石具有三维十二元环孔道结构，沿a方向和b方向具有十二元环直孔道，直径为0．76nmx0．64nm；沿C方向具有稍扭曲的十二元环孔道，直径为0．55nmx0．55nm．Beta分子筛结构中存在9个不同的骨架T位置(见图1)．由于Beta分子筛具有独特的孔结构和高酸j生，其工业前景非常出色．已经成功地应用于异构化，催化裂化阎和芳烃的烷基化悯．酸性中心是沸石具有催化活性的根本原因．目前，人们普遍接受了强BrCnsted酸是分子筛催化反应的活性中心的观点．BrCnsted酸主要存在于沸石晶体内，当分子筛骨架上硅原子被铝原子取代时，形成四面体配位的铝引入一个负电荷，这个负电荷可以被质子H所平衡，形成了BrCnsted酸．因此，分子筛中骨架Al原子的含量和分布直接关系到BrCnsted酸的强度和催化剂的性能同．Beta分子筛的表面酸性质可以通过羟基红外光谱和骨架振动红外光谱来表征．Borade等人圈在H-Beta沸石中发现一个波数为3602cm羟基吸收带，在低硅H．．Beta分子筛中发现有两个吸收带(3602和3660cm)；Hedge等人在用红外光谱测定HB分子筛的酸性时发现在3740、3602和3540cm处有三个吸Received：January13，2009；Revised：March14，2009；PublishedonWeb：April13，2009．Correspondingauthor．Email：huangcp@mail．buct．edu．cn；Tel：+8610-64412054,国家重点基础研究发展规J~tJ(973)(2004CB217804)i阳国家杰出青年科学基金：(20625621)资助⑥EditorialofficeofActaPhysico-ChimicaSinicaNo．6孙秀良等：Beta分子筛中A1的分布和BrCnsted酸的酸性强度1137(a)(b)图1Beta分子筛的结构及9个T位的示意图Fig．1SchematicrepresentationoftheninedifferentTsitesinBetazeolite(a)structuralmodelofBetazeolite；(b)clustermodelofBetashowingtheninedifferentTsites收带，3540cm吸收峰是宽峰，归属为氢键化的硅羟基．Bourgeat．Lami等人明研究发现NH4．Beta分子筛经550℃空气中焙烧脱模板剂后，红外谱图出现了3615、3665、3747、3780和3750-3000cm五个羟基吸收带，并给出了它们...