正戊烷在ZSM系分子筛中吸附性质的分子模拟软件模拟
ZSM-5分子筛催化剂及其在炼油工业中的应用
合成高辛烷值汽油具有优良的选择性，除了甲醇以外，其
它醇以及含氧物在适当的条件下都能通过 ZSM-5 分子筛 转化成汽油。
小结
ZSM-5分子筛属于高硅沸石，具有特殊的孔结构， 具有良好的择形催化性质和抗积炭能力，以及优 异的选择性裂化、芳构化、异构化和烷基化等催 化性能，在炼油工业中将会得到更广泛的应用。
ZSM-5催化剂在炼油工业中的应用
ZSM-5分子筛具有特殊的孔结构, 以ZSM- 5 分子筛为主体的临氢 降凝催化剂，只容许分子直径小于ZSM-5分子筛孔径的直链烷烃 及短侧链异构烷烃进入其中，与活性中心接触而裂化为小分子， 其余的大分子异构烷烃、环烷烃、芳烃因不能进入孔道而不发生 反应。因为凝点较高的烷烃裂解为小分子烃类，从油品中分离出 去，所以油品的凝点降低了。 由于ZSM-5分子筛独特的孔结构、良好的耐热和水热稳定性、 较强的耐酸和抗积炭能力以及优异的选择性裂化、芳构化、异 构化和烷基化等催化性能，在炼油工业中得到了广泛的应用, 主 要有:润滑油催化脱蜡、柴油加氢降凝、催化裂化(FCC)汽油降 烯烃和甲醇择形转化等。
β笼（又称削角八面体）
十四面体（6个四元环、8个六元 环，24个顶角） 平均笼直径 6.6Å，空腔体积160Å3 最大窗孔：六元环，孔径 2.8Å 仅允许 NH3、H2O等小分子进出
笼
二十六面体（6个八元环、8个六元环、 12个四元环，48个顶点） 平均笼直径 11.4 Å，空腔体积760Å3 最大窗孔：八元环，孔径 4.1Å
ZSM-5分子筛催化剂及其在炼油工业中 的应用
唐松山 201422151965
目录
分子筛概念 ZSM-5分子筛的结构 分子筛催化剂的择形性质 ZSM-5分子筛的应用 小结
多级孔ZSM-5分子筛中油酸甲酯催化裂解吸附和扩散行为模拟研究
多级孔ZSM-5分子筛中油酸甲酯催化裂解吸附和扩散行为模拟研究秦晗淞;李国梁;闫昊;冯翔;刘熠斌;陈小博;杨朝合【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2024(75)5【摘要】多级孔ZSM-5分子筛具有丰富的孔道结构,其独特的微-介复合孔道结构可显著促进油酸甲酯(OAME)等大分子反应的发生,但其在分子层面上的促进机制及构-效关系仍不明晰。
本工作采用Monte Carlo模拟(MC)结合分子动力学(MD)方法,研究了OAME催化裂解反应中反应物和5种产物分子(丙烯、丁烯、苯、甲苯和二甲苯)在多级孔分子筛上的吸附和扩散行为。
通过分析吸附等温线、吸附密度图和反应物种的扩散系数,发现升温不利于OAME的吸附,从而抑制了反应的发生,这与实验结果一致。
同时,直孔道和多级孔道这两种吸附位点在催化裂解反应中起到的作用截然不同:直孔道提供芳构化反应活性中心,而多级孔道则主要促进BTX主产物分子的传质扩散。
这种多孔道的协同催化作用使得多级孔分子筛相较于微孔分子筛展现出优异的催化性能。
此外,发现多级孔ZSM-5分子筛能提高芳烃收率的主要原因是其能够加速BTX向介孔的快速扩散。
以上模拟结果不仅有助于从微观角度优化脂肪酸酯催化裂解反应的实验条件,同时也丰富了对多级孔分子筛能多产芳烃微观机制的理解。
【总页数】12页(P1870-1881)【作者】秦晗淞;李国梁;闫昊;冯翔;刘熠斌;陈小博;杨朝合【作者单位】中石化石油化工科学研究院有限公司;中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TE624.4【相关文献】1.干胶法合成多级孔ZSM-5分子筛及其正辛烷催化裂解反应性能2.PDDA辅助模板合成多级孔ZSM-5分子筛及其催化裂解性能3.多级孔ZSM-5和β分子筛催化裂解正庚烷增产烯烃4.多级孔ZSM-5分子筛的合成及其催化裂解性能5.钨硅分子筛中钨的配位结构及其催化油酸甲酯氧化裂解性能因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
烃类分子在HZSM-5分子筛上的吸附扩散行为研究
中图分类号 ： Ｔ ６４９ Ｅ ２ ． １
文献标识码 ： Ａ
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ —３ ６ ２ １ ． ３ ０ ６ ｏ ：０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ ６ ９ Ｘ． ０ ２ ０ ． ０ ｓ
Ａ ｄ ｏ ｐｔｏ ｎｄ Ｄｉ ｕｓｏ ｆＨ ｙｄ ｏｃ ｒ ｏ ｎ Ｈ ＺＳＭ － ５ Ｚｅ ｌｔ ｓ ｒ ｉｎ ａ ｆ ｉｎ ｏ ｒ ａ ｂ ｎｓｉ ｏ ｉｅ
过 与 分 子 筛 骨 架 静 电 场 相 互 作 用 而 吸 附的 。１ 一戊 烯 在 ＨＺ Ｍ 一 ５上 的 吸 附 作 用 力 最 强 ， 吸 附 模 式被 认 为是 １ Ｓ 其 一
戊 烯 通 过 与 ＨＺＳ 一 ５上 两种 不 同 强度 的 酸 性位 相 互 作 用 完 成 的 。 Ｍ 关 键 词 ： 频 率响 应 ； ＨＺ Ｍ 一５； 吸 附 脱 附 Ｓ
ｓ ｒ ａ ｅ ｍｏ ｅ ｕ ｅ ｓ ｄ ａ ｅｑ ｉ ｉ ｅ ｅ ｔ ｔ ｅ ｉ ｔ ｒ ｃ ｉｎ ｂ ｔ ｅ ｅ ｔ ｎ ｎ ｈ ｅ ｌ ｅｉ ｎ ｄ ｒＷ ａ ｌ ｆ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ｌ ｃ １ｓ ｕ ｅ ｒ ｕ ｔ ｄ ｆ ｒ ｎ ，ｈ ｎ ｅ ａ ｔ ｅ ｗｅ ｎ ｐ ｎ ａ ｅａ ｄ ｔ ｅｚ ｏ ｉ ｓＶａ ｅ ａｓ ｏ ｃ ，ｗｈ ｃ ｅｏ ｇ ｅ ｆ ｏ ｔ ｉｈ ｂ ｌ ｎ ｓ
烃 类 分 子 在 Ｈ Ｓ 一 ５分 子 筛 上 ＺＭ 的 吸 附 扩 散 行 为 研 究
杜 美 玉 ， 孙 庆 ， 赖 君 玲 ， 武 玉 叶 ， 宋 丽 娟
（ 宁 石 油 化 工 大 学 辽 宁 省 石 油 化 工 催 化 科 学 与技 术 重 点 实 验 室 ， 宁 抚 顺 １ ３ ０ ） 辽 辽 １０ １
摘 要 ： 以 正 戊 烷 、 一 戊 烯 、 为模 型 化 合 物 ， 过 频 率 响 应 方 法 对 它们 在 Ｈｚ Ｍ 一５分 子 筛上 的 吸 附行 为进 １ 苯 通 ｓ 行 了研 究 ， 察 了烷 烃 、 烃和 芳 烃 分 子在 Ｈｚ Ｍ 一５分 子 筛上 的 不 同吸 附形 式 。频 率 响应 谱 图 结果 表 明 ： 戊 烷 的 考 烯 ｓ 正
乙苯和对二甲苯在ZSM-5分子筛上吸附的蒙特卡罗模拟
乙苯和对二甲苯在ZSM-5分子筛上吸附的蒙特卡罗模拟周震寰;焦章迪;杨振宇;康承琳【摘要】采用巨正则统计系综蒙特卡罗模拟方法(GCMC)研究了高温条件下乙苯和对二甲苯在不同硅铝比ZSM-5分子筛上的吸附行为,并结合工业样品的催化反应进行验证.GCMC模拟结果表明:在不同硅铝比ZSM-5上乙苯的吸附能均高于对二甲苯,乙苯和对二甲苯的吸附位在两种孔道的交叉处,随A1含量的增加,吸附状态多样化;在温度623 K下,压力为200 kPa左右时吸附量已达到平稳.催化反应评价结果表明,乙苯生成苯的反应比对二甲苯生成甲苯的反应更容易进行,与吸附扩散的规律一致.【期刊名称】《石油炼制与化工》【年(卷),期】2018(049)010【总页数】7页(P72-78)【关键词】ZSM-5分子筛;蒙特卡罗模拟;二甲苯异构化;乙苯脱乙基;吸附【作者】周震寰;焦章迪;杨振宇;康承琳【作者单位】中国石化石油化工科学研究院,北京100083;中国石油抚顺石化公司催化剂厂;中国石油抚顺石化公司催化剂厂;中国石化石油化工科学研究院,北京100083【正文语种】中文二甲苯(X)异构化是增产对二甲苯(PX)的重要工业技术。
在二甲苯异构化过程中，分子筛是酸功能的主要来源，分子筛的B酸可以催化对二甲苯、间二甲苯(MX)和邻二甲苯(OX)间的转化，实现二甲苯异构化主反应[1]，也会导致副产物甲苯(T)和碳九以上重芳烃(C9+A)[2]的生成。
二甲苯异构化过程还包括对乙苯(EB)的处理，一种方式是将乙苯转化为二甲苯[3]；另一种方式是将乙苯脱烷基生成苯[4]。
ZSM-5分子筛广泛应用于乙苯脱乙基型二甲苯异构化催化剂中的酸性组分[5]。
ZSM-5分子筛属于MFI结构类型，具有三维孔道结构，主孔道开口为十元环，尺寸为0.53 nm×0.56 nm，与主孔道交叉存在十元环Z形孔道，尺寸为0.51nm×0.55 nm[6]，与苯环的尺寸十分接近，因此非常适于芳烃的酸催化转化[7]。
ZSM-12分子筛合成、表征与正癸烷加氢异构化反应催化性能
ZSM-12分子筛合成、表征与正癸烷加氢异构化反应催化性能毕云飞;夏国富;黄卫国;方文秀【摘要】ZSM-12 zeolites with different n(Si)/n(Al) were synthesized by using triethylmethylammonium bromide as template,silica gel as silicon source and Al2(SO4)3·18H2O as alumina source,respectively.The synthesized zeolite samples were detailed characterized by XRD,XRF,N2 adsorption-desorption,pyridine adsorption FT-IR,SEM and TEM.The tests for paraffin hydroisomerization over the prepared catalysts were carried out with decane as the model molecule.The results revealed that the ZSM-12 zeolite samples were of pure crystals,and all silicon source and alumina source were used out during the synthesis.Moreover,all alumina atoms in the obtained zeolite samples were in the framework and the amount and strength of Br(o)nsted acid sites were varied with the n(Si)/n(Al) in sample.The hydroisomerization selectivity over the Pt catalyst contained the ZSM-12 with high n(Si)/n(Al) value was higher,especially,the content of multi-branched isomers in the product was higher,which can be attributed to the big pore diameter,weak and less Br(o)nsted acid sites,based on the chemical and physical properties of the ZSM-12 zeolite.%以甲基三乙基溴化铵为模板剂,硅溶胶为硅源,Al2(SO4)3·18H2O为铝源制备了2种不同n(Si) /n(Al)的ZSM-12分子筛.采用XRD、XRF、氮气吸附脱附、吡啶吸附红外光谱、SEM 和TEM等表征了合成的分子筛样品.以正癸烷为模型化合物对合成的ZSM-12制备的Pt催化剂进行加氢异构化反应评价.结果表明,合成分子筛为纯相ZSM-12晶体,合成过程中物料反应完全,且铝原子完全处于分子筛骨架中,分子筛Br(o)nsted 酸中心数量和强度随n(Si) /n(Al)变化而改变.以高n(Si) /n(Al)合成的ZSM-12分子筛为载体制备的Pt催化剂具有较高的异构选择性,且产物中含有较多的多支链异构体.将催化剂催化性能与分子筛物化性质关联得出,ZSM-12分子筛孔径较大,为了提高异构选择性和多支链异构体产率,需要更少和更弱的Br(o)nsted酸性中心.【期刊名称】《石油学报（石油加工）》【年(卷),期】2017(033)003【总页数】7页(P528-534)【关键词】ZSM-12;表征;加氢异构化;正癸烷;多支链异构体【作者】毕云飞;夏国富;黄卫国;方文秀【作者单位】中国石化石油化工科学研究院,北京 100083;中国石化石油化工科学研究院,北京 100083;中国石化石油化工科学研究院,北京 100083;中国石化石油化工科学研究院,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TE624.43;TE626.3沸石是一种具有均匀微孔的水合结晶型硅铝酸盐，通常为白色粉末，无毒、无味、无腐蚀性，不溶于水和有机溶剂，因而是一种环保型化工原料。
ZSM-5分子筛的合成及性质测定
ZSM - 5分子筛的合成及性质测定33100224 黎鹏(吉林大学化学学院)摘要本实验为了了解水热合成法的主要特点和一些基本实验操作手段。
掌握合成ZSM - 5分子筛的方法，并用粉末X射线衍射法进行物相分析。
关键词粉末X射线衍射分析,ZSM —5分子筛,物相分析,粒度测定。
人工合成的沸石又被称为分子筛或沸石分子筛。
传统意义上的分子筛是指以硅氧四面体［SiO4］和铝氧四面体［AIO4］为基本结构单元，通过氧原子形成的氧桥将基本的结构单元连接构成的一类具有笼型或孔道结构的硅铝酸盐晶体。
在笼内和孔道中存在着水分子和平衡骨架负电荷的可交换的阳离子，其化学式为：［M2( I ),M( n )］O?AI2O3?nSiO2?mH2O不同结构类型的分子筛的组成有一定的范围。
当沸石分子筛的硅铝比(SiO2/AI2O3)不同时，其性质也有所改变。
分子筛骨架结构中有许多规则的孔道和空腔，通常这些孔道和空腔内充满着水分子和平衡骨架的阳离子，孔道直径为分子大小的数量级，其中水分子可以通过加热除去，而阳离子则定位在孔道或空腔中一定位置上。
分子筛的孔道具有非常大的内表面，对极性分子和可极化分子具有较强的吸附能力，可以按吸附能力的大小对某些物种进行选择性分离。
分子筛在孔道或空腔中的阳离子可以交换，其程度与分子筛的孔径大小及离子的价态有关。
经离子交换后使分子筛的化学物理性质有较大的变化。
高硅沸石分子筛的合成开发是沸石合成研究中的一个重要领域，20世纪60年将有机胺等引入分子筛合成体系，开辟了有机模板法合成分子筛的新领域，诱导合成了大量的高硅铝比分子筛。
ZSM —5型分子筛结构中硅(铝)氧四面体连接成比较特殊的基本结构单元。
属于正交晶系，晶胞常数a=2.01 nm,b=1.99nm,c=1,34nm。
晶胞组成表示为NanAInSi96-nO192 • 16H2O。
ZSM-5分子筛具有宽的硅铝比范围和特殊的孔道结构，因而具有较高的抗腐蚀性、精致的选择性以及良好的水热稳定性能，被广泛应用于催化领域，如石油加工及精细化工工业中。
分子筛对于甲烷乙烷气体吸附分离性能的分子模拟研究
分子筛对于甲烷乙烷气体吸附分离性能的分子模拟研究近年来，分子筛吸附剂因其优异的性能而备受关注，它可用于处理甲烷乙烷气体。
然而，因为分子筛材料的复杂性，关于它们吸附分离性能的深入研究还不够。
因此，本研究旨在以分子筛吸附剂为研究对象，以甲烷乙烷气体为目标物质，运用分子模拟的方法研究其吸附分离性能。
首先，本研究采用LabSys公司的超级分子筛固定相吸附剂，将它们用于实验。
实验中，用分子量为16的甲烷和分子量为20的乙烷做为测试物质，设置不同吸附温度和温度，采集在不同时间以及不同气体浓度下的吸附数据。
然后，将数据利用计算机模拟分析，基于Freundlich吸附模型、Langmuir吸附模型和Dubinin-Radushkevich 吸附模型，计算不同气体在不同环境下的吸附热、吸附强度和吸附速率参数。
此外，本研究还模拟并分析了甲烷乙烷两种气体的吸附分离能力。
结果表明，分子筛的结构有很大的影响，比如筛孔的直径和隙宽，也可以改变吸附剂的吸附性能。
同时，吸附温度也会影响分子筛的性能，离子吸附可能会对气体的吸附能力产生影响，有限温度下吸附强度最大，但随着温度的升高，吸附能力会逐渐降低。
此外，本研究中还分析了吸附剂be奔驰bet流量对甲烷乙烷气体吸附分离性能的影响，结果表明，随着流量的增加，甲烷乙烷气体的吸附数据显示出增加的趋势。
然而，当流量超过一定值时，吸附效果可能会受到影响，研究也显示，分子筛的温度越高，甲烷乙烷气体的吸附能力就越强。
综上所述，本文研究分析了用分子筛吸附剂处理甲烷乙烷气体的吸附分离性能。
研究结果表明，分子筛的结构特征，吸附温度和流量对吸附剂的吸附性能都有很大的影响。
文中的实验数据表明，Freundlich模型具有最佳的预测性能，Langmuir模型和Dubinin-Radushkevich模型具有较差的预测性能。
本研究结果可以为今后吸附分离的研究提供参考。
基于以上研究，我们提出以下建议：研究更多种类的分子筛吸附剂，以优化分子筛材料；采用更多且更准确的模型，以便更好地捕捉不同条件下甲烷乙烷气体的吸附分离行为；为了提高甲烷乙烷的分离效率，也可尝试使用表面活性剂。
几种气体在ZSM-5分子筛上吸附的模拟与实验研究的开题报告
几种气体在ZSM-5分子筛上吸附的模拟与实验研究的开题报告研究背景：ZSM-5分子筛是一种具有高度有序孔道结构的催化剂材料，具有较高的催化活性和选择性，在有机合成、烷基化、饱和烃异构化等领域具有广泛应用。
而气体在ZSM-5分子筛上的吸附特性也是其重要的研究内容之一，对于理解其催化反应机制、提高其催化性能都具有重要的意义。
研究内容：本研究将对几种典型气体（如甲烷、丙烷、乙烯、乙烷等）在ZSM-5分子筛孔道内的吸附行为进行研究。
采用分子动力学模拟方法，结合实际材料的物理化学性质以及分子筛的几何结构参数，模拟各类分子在分子筛内的吸附特性。
并通过实验手段验证模拟结果的正确性。
研究意义：本研究将有助于深入理解气体在ZSM-5分子筛内的吸附特性，研究结果可用于改善分子筛催化剂在有机合成、高烯烃转化等领域的催化效果。
其中，实验证明模拟结果的正确性，也可为分子模拟方法的优化和完善提供实验基础。
研究方法：本研究将采用分子动力学模拟方法来模拟气体在ZSM-5分子筛内的吸附行为，并结合实际材料的物理化学性质以及分子筛的几何结构参数对分子的吸附行为进行分析。
同时，采用实验手段对模拟结果的正确性进行验证。
预期成果及创新点：本研究的预期成果包括气体在ZSM-5分子筛内的吸附特性模拟结果及实验验证，根据吸附特性分析总结分子筛催化剂的最佳应用条件，提高其催化效果。
此外，本研究将在采用分子动力学模拟吸附的基础上，结合实际材料物理化学性质和分子筛的几何结构参数，符合这些参数录入的分子模拟方法可望得到优化和完善，为基于分子动力学模拟方法的研究提供重要参考。
《正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究》
《正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究》正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究一、引言正构烷烃、异构烷烃以及烯烃作为典型的烃类化合物，在化工生产和石油化工领域具有重要的研究价值和应用前景。
其中，对它们的催化性能，尤其是吸附和扩散特性在特定的催化剂中的研究显得尤为重要。
本篇论文主要研究正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂中的吸附和扩散行为，为相关领域的进一步研究和应用提供理论依据。
二、文献综述（一）正构烷烃、异构烷烃和烯烃的化学性质正构烷烃、异构烷烃和烯烃是烃类化合物中的三大类，它们具有不同的化学性质，如反应活性、稳定性等。
这些性质决定了它们在催化剂中的反应路径和产物分布。
（二）Pt/ZSM-22催化剂的特性和应用Pt/ZSM-22催化剂是一种常用的催化剂，具有较高的催化活性和选择性。
其独特的孔结构和酸性位点为正构烷烃、异构烷烃和烯烃的吸附和扩散提供了良好的条件。
（三）吸附和扩散的研究方法吸附和扩散是化学反应中的重要步骤，对反应速率和产物分布有着重要影响。
常用的研究方法包括实验测定和理论计算等。
三、研究内容（一）实验材料和方法本实验选用Pt/ZSM-22催化剂，以正构烷烃、异构烷烃和烯烃为反应物，通过程序升温反应和原位红外光谱等技术，研究其在催化剂上的吸附和扩散行为。
（二）正构烷烃在Pt/ZSM-22催化剂上的吸附和扩散正构烷烃在Pt/ZSM-22催化剂上的吸附主要发生在催化剂的活性位点上，形成中间态化合物。
通过原位红外光谱技术，可以观察到正构烷烃在催化剂上的吸附过程和吸附态的稳定性。
扩散过程则受到催化剂孔结构和温度等因素的影响。
（三）异构烷烃在Pt/ZSM-22催化剂上的吸附和扩散异构烷烃的吸附和扩散过程与正构烷烃类似，但由于其分子结构的差异，其在催化剂上的吸附态和反应路径可能有所不同。
通过对比实验，可以研究异构烷烃的吸附和扩散特性。
（四）烯烃在Pt/ZSM-22催化剂上的吸附和扩散烯烃的吸附和扩散过程受到其双键的影响，可能在催化剂上发生加成、裂解等反应。
gcmc模拟分子的吸附 -回复
gcmc模拟分子的吸附-回复什么是gcmc模拟分子的吸附？回答：gcmc模拟（Grand Canonical Monte Carlo simulation）是一种常用的模拟技术，用于研究分子在固体表面或孔道中的吸附行为。
它基于蒙特卡洛方法，通过随机撤销分子的状态，并按照一定的概率重新选择一个新状态，从而模拟分子的吸附过程。
一般来说，gcmc模拟通过以下步骤进行：1. 确定模拟系统的几何结构和边界条件。
在模拟吸附的过程中，需要确定吸附剂和底物的几何结构，并设置模拟系统的边界条件，如周期性边界条件或原子固定边界条件等。
2. 初始化系统。
在模拟开始前，需要初始化模拟系统的状态。
这包括将分子随机放置在吸附表面上，并给分子分配初始的动量和角动量。
3. 模拟吸附过程。
模拟吸附过程中，根据系统的哈密顿量和孔道中化学潜力的差异，确定各个状态的选择概率。
这可以通过Metropolis准则来实现，即按照一定的概率选择状态的更新或让其保持不变。
在选择新状态后，需要根据概率调整当前状态。
4. 更新系统状态。
一旦确定了模拟系统中各个分子的相对吸附状态，需要更新模拟系统的状态。
这包括更新分子的位置和速度，重新计算系统的能量，并根据新的状态继续模拟。
5. 重复步骤3和4直到达到平衡。
为了得到精确的吸附行为，需要进行一系列的模拟循环，并在每个循环中重复步骤3和4，直到模拟系统达到平衡状态。
一般来说，平衡状态可通过观察吸附物质的吸附量和吸附构象的稳定性来判断。
6. 收集数据和分析。
在模拟结束后，需要收集模拟过程中产生的数据，并对数据进行分析。
常见的模拟参数包括吸附量、吸附构象的分布、吸附能力等。
通过这些数据的分析，可以揭示吸附过程的细节，了解吸附物质与表面的相互作用机制。
总结：gcmc模拟是一种常用的模拟技术，用于研究分子的吸附行为。
它基于蒙特卡洛方法，通过随机撤销和重新选择分子的状态，模拟分子在吸附表面或孔道中的吸附过程。
通过逐步回答上述问题，我们对gcmc模拟分子吸附有了更深入的了解。
《正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究》
《正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究》篇一正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究一、引言随着现代化工科技的飞速发展，对碳氢化合物的催化反应研究逐渐深入。
在众多碳氢化合物中，正、异构烷烃和烯烃的催化转化尤为重要。
这类化合物的反应过程往往涉及到催化剂表面的吸附和扩散过程，而催化剂的选择对反应的效率和产物的性质具有决定性影响。
本文将重点研究正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂中的吸附和扩散行为，以期为相关领域的研究提供理论支持。
二、研究背景及意义正、异构烷烃和烯烃是石油化工中的重要组成部分，其转化过程对提高石油资源的利用效率和环境保护具有重要意义。
Pt/ZSM-22催化剂作为一种常用的催化剂，具有优异的催化性能和选择性。
因此，研究其在不同碳氢化合物转化过程中的吸附和扩散行为，有助于深入理解反应机理，提高反应效率和产物纯度。
三、实验方法本研究采用先进的原位红外光谱技术，结合密度泛函理论（DFT）计算，对正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂表面的吸附和扩散行为进行研究。
实验过程中，首先将催化剂在高温下进行预处理，然后降温至预定温度后通入待研究的碳氢化合物。
通过红外光谱观察分子的吸附和脱附过程，并结合DFT计算分析吸附能、扩散路径等参数。
四、结果与讨论1. 吸附行为研究实验结果表明，正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂表面均具有较强的吸附能力。
其中，正构烷烃的吸附能力较强，而异构烷烃和烯烃的吸附能力则受到分子结构的影响。
具体而言，催化剂表面的Pt原子与碳氢化合物中的碳原子形成化学键，从而实现分子的吸附。
此外，ZSM-22分子筛的孔道结构也对分子的吸附产生影响，有利于分子的扩散和反应。
2. 扩散行为研究通过原位红外光谱的观察和DFT计算的分析，我们发现正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂表面的扩散行为受到多种因素的影响。
首先，分子的结构和大小对扩散速率具有显著影响。
《正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究》
《正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究》篇一正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究一、引言在石油化工领域，烷烃和烯烃的催化转化是重要的化学反应过程。
催化剂的表面性质对反应过程有着决定性的影响，特别是催化剂对反应物的吸附和扩散行为。
本文将重点研究正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂中的吸附和扩散行为，为优化反应过程提供理论支持。
二、研究背景ZSM-22是一种具有MFI结构的催化剂，具有较高的酸性和良好的孔道结构，常被用于烷烃和烯烃的催化转化反应。
Pt作为活性组分，能够有效地促进反应的进行。
然而，对于正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂中的吸附和扩散行为，目前尚缺乏深入的研究。
三、研究方法本研究采用先进的原位红外光谱技术和程序升温脱附（TPD）技术，对正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂上的吸附和扩散行为进行研究。
通过实验设计，系统地研究不同类型烷烃和烯烃在催化剂表面的吸附状态、吸附强度以及扩散速率。
四、实验结果1. 吸附状态与吸附强度实验结果表明，正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂表面均能形成稳定的吸附态。
其中，正构烷烃倾向于在催化剂的酸性位点上形成吸附态，而异构烷烃和烯烃则更易在Pt纳米颗粒上形成吸附态。
此外，烯烃的吸附强度相对较强，可能与其双键结构有关。
2. 扩散行为通过TPD技术，我们观察到正、异构烷烃和烯烃在催化剂中的扩散行为存在差异。
正构烷烃由于分子结构简单，扩散速率较快；而异构烷烃由于分子空间位阻较大，扩散速率相对较慢。
烯烃由于具有双键结构，分子内存在不饱和键，使得其在催化剂中的扩散行为较为特殊。
五、讨论根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 不同类型的烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂上的吸附状态和吸附强度存在差异，这可能与催化剂的表面性质以及反应物的分子结构有关。
2. 扩散行为受分子结构和催化剂孔道结构的影响。
《正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究》
《正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究》篇一正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究一、引言在石油化工过程中，烷烃和烯烃的转化和反应是一个重要的研究方向。
正、异构烷烃和烯烃的吸附和扩散特性在催化剂表面直接关系到反应的效率和选择性。
本文将重点研究正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂中的吸附和扩散行为，为进一步优化反应过程提供理论支持。
二、研究背景ZSM-22是一种常见的催化剂载体，具有独特的孔道结构和良好的酸碱性。
Pt作为活性组分，在石油化工反应中常用于催化烷烃和烯烃的转化。
因此，研究Pt/ZSM-22催化剂中正、异构烷烃和烯烃的吸附和扩散行为具有重要意义。
三、实验方法本实验采用Pt/ZSM-22催化剂，利用先进的实验仪器，如红外光谱仪、X射线衍射仪等，对正、异构烷烃和烯烃的吸附和扩散进行系统研究。
具体实验步骤如下：1. 制备Pt/ZSM-22催化剂；2. 在不同温度下进行吸附实验，记录吸附数据；3. 通过程序升温脱附技术，研究吸附物种的扩散行为；4. 利用红外光谱仪和X射线衍射仪等仪器对吸附和扩散过程进行表征和分析。
四、正、异构烷烃和烯烃的吸附研究1. 吸附等温线分析通过在不同温度下进行吸附实验，得到正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂上的吸附等温线。
结果表明，三种物质均具有较好的吸附性能，但异构烷烃的吸附能力略强于正构烷烃和烯烃。
这可能与异构烷烃的空间结构有关，使其更容易进入催化剂的孔道结构。
2. 吸附动力学研究通过程序升温脱附技术，研究正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂上的吸附动力学。
结果表明，三种物质均具有较快的吸附速率，但异构烷烃的吸附速率略高于正构烷烃和烯烃。
这可能与异构烷烃的分子结构有关，使其更容易与催化剂表面的活性位点结合。
五、正、异构烷烃和烯烃的扩散研究通过分析程序升温脱附过程中的脱附峰，可以研究正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂中的扩散行为。
《正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究》范文
《正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究》篇一正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究一、引言随着能源的日益紧缺，化石燃料的精细利用成为了重要的研究领域。
其中，正、异构烷烃和烯烃作为石油加工的主要产物，其吸附和扩散特性在催化过程中的重要性不容忽视。
近年来，由于Pt/ZSM-22催化剂具有良好的性能，使得它在这一过程中具有很高的应用价值。
本文主要对正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂中的吸附和扩散进行研究。
二、实验部分（一）材料和方法我们使用了Pt/ZSM-22催化剂进行此项研究。
在研究中，我们将正、异构烷烃和烯烃等有机分子与催化剂混合，然后在特定条件下进行吸附和扩散实验。
使用X射线衍射技术对反应过程中的反应物质进行了监测，以便研究其吸附和扩散行为。
（二）实验过程首先，我们将Pt/ZSM-22催化剂进行预处理，使其达到稳定的反应状态。
然后，将正、异构烷烃和烯烃等有机分子与催化剂混合，并在一定温度下进行反应。
通过X射线衍射技术对反应过程中的反应物质进行监测，记录其变化情况。
三、结果与讨论（一）正构烷烃的吸附和扩散在Pt/ZSM-22催化剂中，正构烷烃的吸附主要发生在催化剂的活性位点上。
由于正构烷烃的分子结构简单，其扩散速度较快。
在吸附过程中，正构烷烃的分子结构对催化剂的活性位点具有选择性，因此其吸附速率也会受到一定影响。
（二）异构烷烃的吸附和扩散对于异构烷烃而言，由于其分子结构较为复杂，其在Pt/ZSM-22催化剂上的吸附和扩散行为与正构烷烃有所不同。
异构烷烃在催化剂表面的吸附更为复杂，需要更多的活性位点。
同时，由于异构烷烃的分子结构较大，其扩散速度相对较慢。
（三）烯烃的吸附和扩散对于烯烃而言，其在Pt/ZSM-22催化剂上的吸附和扩散行为具有独特的特点。
由于烯烃具有双键结构，其与催化剂的相互作用更为复杂。
在吸附过程中，烯烃的电子云结构会影响其与催化剂的相互作用强度。
正戊烷在ZSM系分子筛中吸附性质的分子模拟
正戊烷在ZSM系分子筛中吸附性质的分子模拟车小军;李毅梅;周勇;孙炜【期刊名称】《武汉工程大学学报》【年(卷),期】2009(031)003【摘要】用巨正则系综蒙特卡罗(GCMC)和构型偏倚蒙特卡罗(CBMC)相结合的分子模拟方法,研究了正戊烷在ZSM系分子筛[MFI(ZSM-5)、MEL(ZSM-11)、MTW(ZSM-12)]上的吸附性质,模拟的吸附热和文献结果一致,相对误差为4.8%.在此基础上,模拟了吸附热、Henry常数、吸附等温线、吸附位等吸附性质,并利用双点Langmuir等温线方程对吸附等温线进行拟合,得到了双点Langmuir等温线参数.【总页数】4页(P12-15)【作者】车小军;李毅梅;周勇;孙炜【作者单位】武汉工程大学湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,湖北,武汉,430074;武汉工程大学湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,湖北,武汉,430074;武汉工程大学湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,湖北,武汉,430074;武汉工程大学湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,湖北,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】O647.3【相关文献】1.FCC干气在ZSM-5分子筛中吸附的分子模拟及热力学分析 [J], 丁雪;刘熠斌;杨朝合;山红红2.甲苯歧化反应物与产物在ZSM系分子筛孔道中扩散特性的分子模拟 [J], 杨超;赵天波;周涵3.高效ZSM-5-L二元复合分子筛的合成及正戊烷芳构化性能 [J], 万海;张小雨;张若杰;张晓彤;宋丽娟4.不同金属改性对ZSM-5分子筛催化正戊烷和甲醇共芳构化反应性能的影响 [J], 侯扬飞; 于明煊; 张娇玉; 祝晓琳; 李春义5.锂离子交换ZSM–5型分子筛中水分子吸附特性的分子模拟 [J], 胡玉坤;丁静;彭晓峰;杨建平;王维龙因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
小晶粒ZSM-5分子筛虚拟仿真实验在物理化学实验教学中的应用
实 验 技 术 与 管 理 第37卷 第11期 2020年11月Experimental Technology and Management Vol.37 No.11 Nov. 2020ISSN 1002-4956 CN11-2034/TDOI: 10.16791/ki.sjg.2020.11.028小晶粒ZSM-5分子筛虚拟仿真实验在物理化学实验教学中的应用姜文凤，张永策，纪 敏，田福平，宿 艳（大连理工大学 化学学院，辽宁 大连 116024）摘 要：固体催化剂的合成、表征和应用是多相催化技术的核心内容，但其合成周期长、表征所需大型仪器众多，因此在本科教学实验中难以实际开展。
依托大连理工大学科研课题，以ZSM-5分子筛为研究对象，采用虚拟仿真技术，通过19步的人机互动实现了催化剂合成、表征及催化性能评价全过程。
教学实践表明，虚拟实验对真实实验的模拟可以有效解决本科生在多相催化领域的核心技术和研究方法等方面能力缺失问题，加深学生对理论知识的理解，提高学生的学习兴趣，培养学生的自主创新能力。
关键词：虚拟仿真；合成；表征；MLabs中图分类号：O658.6+2 文献标识码：A 文章编号：1002-4956(2020)11-0139-04Application of virtual simulation experiment of small-grain ZSM-5molecular sieves in physical chemistry experiment teachingJIANG Wenfeng, ZHANG Yongce, JI Min, TIAN Fuping, SU Yan(College of Chemistry, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China)Abstract: The synthesis, characterization and application of solid catalysts are the core content of heterogeneous catalysis technology. However, the synthesis cycle of solid catalysts is long and many large-scale instruments are needed for characterization, so it is difficult to carry out the actual experiments in undergraduate teaching. Based on the research project of Dalian University of Technology, and by taking ZSM-5 molecular sieve as the research object, the whole process of catalyst synthesis, characterization and catalytic performance evaluation is realized through 19 steps of human-computer interaction by using virtual simulation technology. Teaching practice shows that the simulation of virtual experiment to real experiment can effectively solve the problem of undergraduates’ lack of ability in the core technology and research methods in the field of heterogeneous catalysis, deepen their understanding of theoretical knowledge, improve their interest in learning, and cultivate their ability of independent innovation.Key words: virtual simulation; synthesis; characterization; MLabs多相催化是催化化学的重要组成部分，是目前解决人类面临的能源和环境问题的重要方法之一[1]。
催化裂化干气组分在ZSM-5中的吸附模拟研究
催化裂化干气组分在ZSM-5中的吸附模拟研究谭雅文;丁雪【摘要】应用巨正则蒙特卡洛方法进行了干气组分在ZSM-5中的吸附模拟研究,得到了温度823 K,压力0~1000 kPa范围内的单组分吸附热与吸附等温线,以及400 kPa下的混合气吸附量和粒子云图.结果表明,在823 K下,C1~C6烷烃的吸附热与氢原子数之间存在线性关系,并且分子体积越大,吸附能力越强.干气组分共同吸附时,组分之间存在竞争吸附,H2和C2 H6的吸附能力高于C2 H4.C3及更小分子在ZSM-5分子筛孔道中的吸附位置不具有明显选择性,较大分子趋于吸附在孔道交叉处.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2017(045)022【总页数】3页(P56-58)【关键词】乙烯;干气;模拟【作者】谭雅文;丁雪【作者单位】中国石油工程建设公司华东设计分公司, 山东青岛 266071;中国石油大学化学工程学院, 山东青岛 266580【正文语种】中文【中图分类】TE624.4催化裂化干气中含有大量乙烯，其回用方式主要有深冷分离、变压吸附或者作为原料合成乙苯等[1-3]。
然而这些技术不适用于我国小规模炼厂，相比之下，催化裂化干气粗乙烯的直接应用技术的开发则更有意义。
前期研究表明，催化干气乙烯在HZSM-5催化剂上可以发生低聚反应生成低碳烃[4]。
这是典型的气固非均相反应，气体吸附是表面反应的前驱步骤，对反应有着重要影响。
本文对催化裂化干气中的各组分在ZSM-5分子筛中的吸附行为进行了模拟计算。
ZSM-5骨架结构为MFI型，空间群为Pnma正交系。
晶格参数为a=2.0022 nm，b=1.9899 nm，c=1.3383 nm，α=β=γ=90°。
模型基本单元为一个晶胞，选用COMPASS力场，利用MS软件中的Sorption模块完成计算，采用巨正则蒙特卡洛方法，平衡步数为1×105步，采样步数为1×106步。
ZSM-5分子筛及其催化芳构化应用简介
1.分子筛1.1分子筛的概念狭义上讲，分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成其晶体结构中具有规整而均匀的孔道和空腔体系，孔径大小为分子数量级（通常为0.3~2.0 nm），从而能把形状直径大小不同的分子，极性程度不同的分子，沸点不同的分子，饱和程度不同的分子分离开来，即具有“筛分“分子的特性，故称为分子筛。
随着分子筛合成与应用研究的深入，研究者发现了磷铝酸盐类分子筛，并且分子筛的骨架元素（硅或铝或磷）也可以由B、Ga、Fe、Cr、Ge、Ti、V、Mn、Co、Zn、Be和Cu等取代，其孔道和空腔的大小也可达到2 nm以上，因此分子筛按骨架元素组成可分为硅铝类分子筛、磷铝类分子筛和骨架杂原子分子筛；按孔道大小划分，孔道尺寸小于2 nm、2~50 nm 和大于50 nm的分子筛分别称为微孔、介孔和大孔分子筛。
由于具有较大的孔径，成为较大尺寸分子反应的良好载体，但介孔材料的孔壁为非晶态，致使其水热稳定性和热稳定性尚不能满足石油化工应用所需的苛刻条件。
目前分子筛在冶金，化工，电子，石油化工，天然气等工业中广泛使用。
分子筛有天然和人工合成两种。
天然沸石大部分由火山凝灰岩和凝灰质沉积岩在海相或湖相环境中发生反应而形成。
目前已发现有1000多种沸石矿，较为重要的有35种，常见的有斜发沸石、丝光沸石、毛沸石和菱沸石等。
主要分布于美、日、法等国，中国也发现有大量丝光沸石和斜发沸石矿床，日本是天然沸石开采量最分子筛大的国家。
因天然沸石受资源限制，从20世纪50年代开始，大量采用合成沸石。
1.2分子筛的性能分子筛为粉末状晶体，有金属光泽，硬度为3～5，相对密度为2～2.8，天然沸石有颜色，合成沸石为白色，不溶于水，热稳定性和耐酸性随着SiO2/Al2O3组成比的增加而提高。
分子筛有很大的比表面积，达300～1000m2/g，内晶表面高度极化，为一类高效吸附剂，也是一类固体酸，表面有很高的酸浓度与酸强度，能引起正碳离子型的催化反应。
ZSM-5分子筛中钠离子位置的簇模型和ONIOM组合方法研究的开题报告
ZSM-5分子筛中钠离子位置的簇模型和ONIOM组合方法研究的开题报告研究背景与意义：分子筛是一种具有高度有序孔径结构的晶体材料，由于其特殊的孔道结构和催化活性，已经被广泛应用于催化、吸附和分离等领域。
ZSM-5分子筛是其中最具代表性的一种，其特殊的骨架结构和强腐蚀性质使得其在催化石化化工生产领域中拥有广泛的应用前景。
在ZSM-5分子筛中，钠离子是一种非常重要的杂质，它占据了ZSM-5分子筛中的一部分位置，对其物理化学性质和催化活性产生了显著影响。
因此，对ZSM-5分子筛中钠离子的位置和分布进行准确的探究，并研究其对物理化学性质和催化活性的影响，具有重要的理论和实践意义。
研究内容和方法：本文将从两个方面探究ZSM-5分子筛中钠离子位置和分布的问题：1. 钠离子位置的簇模型构建：基于先前的研究得出ZSM-5分子筛中可能出现钠离子存在的位置，并将其构建成不同大小的簇模型，采用分子动力学模拟方法研究钠离子在ZSM-5分子筛中的稳定位置和分布规律。
2. ONIOM组合方法计算：采用ONIOM组合方法计算，将ZSM-5分子筛的确切晶体结构和电荷分布与分子模型相结合，研究钠离子对ZSM-5分子筛物理化学性质和催化活性的影响。
预期成果和意义：通过对ZSM-5分子筛中钠离子位置和分布的簇模型构建和ONIOM组合方法计算，我们可以探究钠离子在ZSM-5分子筛中的影响规律，并揭示其影响物理化学性质和催化活性的机理过程。
预期成果包括：1. 揭示ZSM-5分子筛中钠离子的位置和分布规律，为其性质研究提供实验数据支撑。
2. 分析钠离子对ZSM-5分子筛物理化学性质和催化活性的影响机理，为优化其催化性能提供科学依据。
3. 对分子动力学模拟和ONIOM组合方法进行深入研究和应用，为类似研究提供方法和思路上的支持和指导。
参考文献：[1] A. Corma, M. J. Diaz-Cabanas, J. A. Martensson, et al. Influence of theBrønsted and the Lewis acid sites of ZSM-5 on the methanol-to-hydrocarbons process studied by in situ solid-state NMR[J]. Journal of the American Chemical Society, 2011,133(51): 20438-20450.[2] H. Li, Y. Ren, W. Hu, et al. Effect of sodium ions in ZSM-5 zeolite on deactivation of MTO reaction by coke[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2013, 52(6):2149-2155.[3] L. Cheong, B. G. Trewyn.Vesicle-encapsulated silicate chemical reactions: Zeolite synthesis with an oscillatory behavior[J]. Science, 2001, 291(5506): 1024-1027.。
ZSM-12分子筛改性及其在正已烷临氢异构化中的应用的开题报告
ZSM-12分子筛改性及其在正已烷临氢异构化中的应
用的开题报告
一、题目意义
ZSM-12分子筛因其三维十字形的通道嵌入结构和优异的分子筛性能，在炼油、化工等领域得到了广泛的应用。
在催化剂领域，ZSM-12分子筛主要用于稠环分子的裂解、烷基化、异构化等反应中，具有良好的选择
性和高的催化效率。
然而，ZSM-12分子筛具有微孔结构和表面羟基，因此在一定程度上限制了其催化活性和选择性，因此需进行改性以提高其
催化性能。
本次研究将以ZSM-12分子筛为研究对象，通过不同的改性方法来改善其催化性能，进一步探索其在正已烷临氢异构化反应中的应用。
二、研究内容
1.制备ZSM-12分子筛：采用水热法或溶胶-凝胶法等方法制备ZSM-12分子筛。
2.改性ZSM-12分子筛：采用有机质合成、离子交换、物理淀积等方法，将金属、贵金属、酸性氧化物等物质引入ZSM-12分子筛中，以改善其催化性能。
3.正已烷临氢异构化反应的研究：探究不同改性方法对ZSM-12分子筛催化正已烷临氢异构化反应的影响，研究反应条件（温度、压力、催
化剂用量等）对反应的影响。
4.催化剂表征：通过XRD、FT-IR、TG、SEM等表征方法对改性催
化剂的物化性质和微观结构进行分析。
三、研究意义
通过对ZSM-12分子筛的改性研究，可以探究催化剂改性的方法和
效果，为催化剂的研究提供新思路和新方法。
同时，正已烷临氢异构化
反应是炼油工业中的重要反应，能够提高原油的利用率和产品的质量，因此对该反应的研究也具有实际应用价值。
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第31卷第3期2009年03月武 汉 工 程 大 学 学 报J. Wuhan Inst. T ech.Vo l.31 N o.3M ar. 2009收稿日期:2008 10 06基金项目:国家自然科学基金(N o.50576028),湖北省教育厅重点项目(N o.D2*******)作者简介:车小军(1983 ),男,湖北荆门人,硕士研究生.研究方向:分子模拟.指导老师:孙 炜,副教授,博士,硕士研究生导师.研究方向:分子模拟.*通信联系人文章编号:1674 2869(2009)03 0012 04正戊烷在ZSM 系分子筛中吸附性质的分子模拟车小军,李毅梅,周 勇,孙 炜*(武汉工程大学湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,湖北武汉430074)摘 要:用巨正则系综蒙特卡罗(GCM C)和构型偏倚蒙特卡罗(CBM C)相结合的分子模拟方法,研究了正戊烷在ZSM 系分子筛[M F I(ZSM 5)、M EL(ZSM 11)、M T W (Z SM 12)]上的吸附性质,模拟的吸附热和文献结果一致,相对误差为4.8%.在此基础上,模拟了吸附热、Henr y 常数、吸附等温线、吸附位等吸附性质,并利用双点L ang muir 等温线方程对吸附等温线进行拟合,得到了双点L ang muir 等温线参数.关键词:正戊烷;吸附;分子筛;分子模拟中图分类号:O 647.3 文献标识码:A0 引 言沸石分子筛作为一类多孔性材料,其孔径大小在纳米级,且具有一定的结构,是一种应用广泛的纳米微孔材料[1 2].分子筛由硅氧(或铝氧)四面体通过共用氧原子而相互连接形成骨架网络,同时又是一类具有均匀晶内孔道的结晶性微孔材料,主要用作吸附剂和催化剂,广泛应用于石油、化工、能源、环保、医药等各行各业,已成为国民经济中一种不可或缺的新材料[3 4].高硅沸石ZSM(Zeolite Soco ny M obil)型分子筛中应用最为广泛的为ZSM 5,与之结构相同的有ZSM 8和ZSM 11等.它们的结构单元与丝光沸石相似,由成对的五元环组成,无笼状空腔,只有通道,在炼油工业和石油化工中得到广泛应用.随着计算机的普及和飞速发展,计算机分子模拟方法已逐步发展成为一种强有力的兼具理论研究和实验测定的手段.近年来,它与理论研究及实验测定,逐渐形成了三足鼎立之势[5].分子模拟既不是实验方法,也不是理论方法,它是在实验的基础上,构建起一套模型与算法,进而从分子和原子水平上来研究体系的结构和性质[6]Monte Carlo 模拟广泛用于分子筛的吸附性能和分子筛内吸附质分布的研究,其中巨正则系综M onte Carlo (GCM C)和构型偏倚M onte Carlo(CBM C)方法已被用于各种几何形状孔结构中的吸附研究中,能够准确地预测吸附等温线、吸附热、吸附位、扩散途径及分子选择性等[2,3,7 8].本模拟所研究的ZSM 系分子筛MFI(ZSM 5),MEL(ZSM 11),MTW(ZSM 12)全部近似考虑为全硅型[9],用GCMC 和CBM C 相结合的方法分别研究了正戊烷在这三种分子筛中的吸附性质.1 模型和方法1.1 分子筛的结构分子筛晶胞参数及孔道数据由文献[10]得到,其中MFI 型分子筛属正交晶系,晶胞参数a =2.002nm,b =1.990nm,c =1.338nm,其包含沿Y 轴方向上彼此平行的直孔道和沿X 轴方向上的曲折型孔道2种孔道,其直孔道大小约0.53nm 0.56nm,其曲折孔道大小约为0.51nm 0.55nm.M EL 型分子筛属四方晶系,晶胞参数a =2.007nm,b =2.007nm,c =1.341nm ,十元环孔道尺寸0.54nm 0.53nm.M TW 型分子筛属单斜晶系,晶胞参数a =2.488nm,b =0.502nm,c =2.430nm,十二元环孔道尺寸0.57nm 0.62nm.MEL 、M OR 分子筛模拟盒子由2 2 4个晶胞构成,MTW 分子筛模拟盒子由2 6 2个晶胞构成,在三维方向上采用周期边界条件限制.1.2 模拟方法对于研究烷烃在沸石分子筛中的吸附行为,最自然的系综是恒温、恒体积及恒化学势的巨正则系综,因为巨正则系综Mo nte Carlo (GCMC)方法适合用于研究吸附等相平衡行为,Smit [1]等将第3期车小军,等:正戊烷在ZSM系分子筛中吸附性质的分子模拟13构型偏倚M onte Carlo(CBM C)方法用于在GCM C模拟中插入链状分子,使得插入链状烷烃分子的效率大大提高.本模拟将用GCM C和CBM C相结合的方法对烷烃分子在ZSM系分子筛上的吸附进行模拟.GCM C和CBM C方法的模拟细节由文献[11]可知.模拟时包括以下几种扰动:a.链的平动:随机选择一条链使其平移一个随机距离,取链的平动被接受的概率为50%的位移为最大平动位移.b.链的旋转:随机选择一条链使其旋转一个随机角度,取链的旋转被接受的概率为50%的角度为最大旋转角度.c.链的插入:随机在某一的位置上增长一条新链.d.链节的删除:随机在某一的位置上删除一条链.e.部分链增长:随机选择一条链并随机确定位置进行部分链的链节再增长.1.3 模拟细节在模拟计算中,正戊烷采用联合原子模型进行描述[12],并认为分子筛是刚性的,将硅原子的贡献综合加到氧原子的有关参数中,只考虑烷烃分子各基团与分子筛氧原子的相互作用,即将烷烃基团间的相互作用势能及分子筛氧与烷烃基团间的相互作用,以Lennar d Jones势表示.U if=4 ijr ij12-ijr ij6(1)Lennard Jones势能模型参数如表1所示[13].计算中采用周期性边界条件,采用A to m based方法确定范德华相互作用,计算吸附质分子之间及吸附质与分子筛骨架的非键相互作用,截断距离为1.25nm,截断距离以外的基团作用采用等密度近似长程矫正,采用Ew ald加和方法计算静电相互作用[14].为使体系达到平衡,进行1 107步蒙特卡罗计算,其中前5 106步达到平衡,后5 106步统计平均值.表1 Lennard Jo nes势能模型参数Table1 Lennard Jones interaction parameters used in this work 势能类型( /k B)/K /n mCH3 CH398.10.377CH2 CH247.00.393CH3 O80.00.360CH2 O58.00.3602 结果和讨论2.1 吸附位计算了300K、压力1kPa下,正戊烷分别在三种ZSM系分子筛上的吸附位.从图1可知,正戊烷在M T W分子筛中的吸附仅限于十二元环孔道,而MFI和M EL分子筛在十元环孔道和五元环孔道均有吸附.由此可以推断,正戊烷在M T W分子筛中的吸附量小于MFI和MEL分子筛.图1 正戊烷在分子筛(M T W、M FI、M EL)中的吸附位图F ig.1 L ocalization o f n pentane molecules in M T W,M FI,M EL zeo lit es2.2 吸附热吸附热代表吸附过程的热效应,吸附热数据也是了解固体表面与吸附分子之间结合力强弱的重要依据,吸附热Q SF的计算可由Clapeyro n方程推导得到[15],如下式(2)所示.Q SF=R Td(ln )d(ln T)(2)其中,R为气体常数,J/(m ol K);p为压力,kPa; T为温度,K.本研究模拟了303K时正戊烷在M FI分子筛中的吸附热为67.6kJ/mo l,Smit等[16]的实验值为64.5kJ/m ol,与本研究模拟值误差为4.8%,验证了模拟结果的可靠性.在此基础上模拟了正戊烷在M EL和M TW分子筛中的吸附热分别为65.9kJ/m ol和60.9kJ/m ol.2.3 H enry常数吸附剂表面覆盖率很低,因而可以认为吸附相呈理想状态时能用H enry定律描述吸附现象[17],该定律认为n=K H p(3)式中n为吸附量,mm ol/g;p为平衡压力,M Pa; K H是H enry常数.图2为模拟得到的不同温度下正戊烷在M FI、M EL、M TW分子筛中的吸附H enry常数,即压力趋于零时的吸附量与吸附质分压之比.从图2中可知H enry常数随温度的增加而减小,正戊烷在M T W分子筛上的吸附H enry常数要小于在M FI和M EL分子筛上的H enr y常数,因此,在这三种ZSM系分子筛中M TW分子筛对正戊烷的吸附性能最差,M FI分子筛吸附性能最好.14 武汉工程大学学报第31卷图2 不同温度下正戊烷在分子筛(M T W 、M F I 、M EL )中的吸附H enry 常数F ig.2 T he Henr y constants of n pent ane in M T W ,M FI,M EL zeolites at different temper atures2.4 吸附等温线模拟了300K 和373K 下正戊烷在M FI 分子筛中的吸附等温线,如图3所示.300K 时正戊烷在三种不同类型分子筛中的吸附等温线,如图4所示.由图3、4可知,正戊烷的吸附量随着压力的增加而增加,开始时增加趋势较大,后来渐渐趋于平缓,而且随着温度的升高,吸附量降低.图3 不同温度下正戊烷在M FI 中的吸附等温线Fig.3 T he adso rptio n iso ther ms of n pentane in M FIzeo lites at differenttemperatures图4 300K 时正戊烷在分子筛(M T W 、M FI 、M EL )中的吸附等温线F ig.4T he adso rptio n iso therms of n pentane in M T W ,M F I,M EL zeolites采用双点Lang muir 等温线[2]模型对300K 时正戊烷在三种不同分子筛的吸附等温线进行了拟合,拟合得到的双点Langm uir 等温线的参数如表2所示.= A + B =b A sat,A p 1+b A p +b B s at,B p1+b B p(3)式(3)中,p 为压力,b 仅与体系及温度相关,是吸附解吸平衡常数, 为吸附量, sat 为饱和吸附量,A 和B 分别代表不同的吸附点.由表1可知在M FI 和M EL 分子筛中A 、B 两种类型的吸附点中的吸附能力几乎是一样的,而对于M TW 分子筛 sat,A < sat,B 且b A <b B ,B 类型的吸附点上的吸附能力明显要强于A 类型的吸附点.表2 300K 时正戊烷在分子筛中(M T W 、M FI 、M EL )的双点L angmuir 等温线参数T able 2 P arametersin dual site L ang muirmode ofn pentane in M T W,M FI,M EL zeolites at 300K分子筛 s at,A /(分子数 晶胞-1)b A /Pa -1sat,A /(分子数 晶胞-1)b B /Pa -1M TW 1.740.545 2.3683.4M FI 4.128232.3 4.129232.3M EL4.09244.74.09244.73 结 语采用计算机模拟方法研究了正戊烷在几种ZSM 系分子筛(M FI,M EL,MT W)上的吸附,得到了有关吸附热、H enry 常数、吸附等温线以及吸附位等信息.计算结果表明,对于正戊烷的吸附分离,M FI 型分子筛吸附性能最好,正戊烷吸附等温线适宜采用双点Langmuir 等温线方程描述.参考文献:[1] Smit B.Simulating t he A dso rptio n Iso therms ofM ethane,Et hane,and Pro pane in the Zeolite Silicalite [J].J Phys Chem,1995,99(15):5597 5603.[2] V lugt T J,Kr ishna R,Smit B.M olecula r Simulatio nsof A dso rption Iso therms fo r Linear and Br anched A lkanes and T heir M ix tures in Silicalite[J].J Phy s Chem B,1999,103(7):1102 1118.[3] LU L ing ho ng,W A NG Q i,L IU Y ingchun.T headso rption and lo calizatio n of mix tures o f C 4 C 7alkane iso mers in zeo lit es by computer simulatio n [J].Journal of Physical Chemistry B,2005,109(18):8845 8851.[4] V an B J,K rishna R.Ent ropy effects in adso rptio nand diffusio n of alkane isomer s in mordenite:A n investig atio n using CBM C and M D simulatio ns [J].M icr oporo us and M esoporo us M aterials,2005,84(1/2/3):179 191.第3期车小军,等:正戊烷在ZSM系分子筛中吸附性质的分子模拟15[5] 李以圭,刘金晨.分子模拟与化学工程[J].现代化工,2001(07):10 15.[6] 刘丹,张晓彤,桂建舟,等.分子模拟在分子筛催化研究中的应用[J].石油化工高等学校学报,2004,17(3):9 12.[7] Y U E X iaopeng,YA N G X iaoning.M o lecularsimulation study o f adsor ption and diffusion onsilicalite for a benzene/CO2mix ture[J].Lang muir,2006,22(7):3138 3147.[8] 王巍.小分子烯烃在丝光沸石上吸附的分子模拟[J].石油学报:石油加工,2006,22(3):61 67.[9] N icholas J B,T ro uw F R,M ertz J E,et al.M o leculardynamics simulatio n of pro pane and methane insilicalite[J].Journal of P hysical Chemistr y,1993,97(16):4149 4163.[10] 杨超,赵天波,周涵.甲苯歧化反应物与产物在ZSM系分子筛孔道中扩散特性的分子模拟[J].石油学报:石油加工,2006,22(6):14 19.[11] F renkel,Smit.分子模拟 从算法到应用[M].汪文川译.北京:化学工业出版社,2002:267 294.[12] Smit B,Siepmann J puter Simulat ions of theEnerg etics and Sit ing of n A lkanes in Zeolites[J].T he Jour nal of Phy sica l Chemist ry,1994,98(34):8442 8452.[13] V lug t T J,Zhu W,K apteijn F,et al.Adsor ption ofL inear and Br anched A lkanes in the Zeo liteSilicalite 1[J].J Am Chem So c,1998,120(22):5599 5600.[14] 吕玲红,王琦,刘迎春.短链烷烃二元混合物在分子筛上吸附分离的分子模拟[J].化学学报,2003,61(8):1232 1240.[15] 林鸿波,吴玉龙,杨明德,等.丙烯环氧化反应组分在T S 1中吸附行为的分子模拟[J].石油学报:石油加工,2007,23(6):24 30.[16] Smit B,Siepmann J puter Simulat ions of theEnerg etics and Sit ing of n A lkanes in Zeolites[J].T he Jour nal of Phy sica l Chemist ry,1994,98(34):8442 8452.[17] 周亚平,周理.超临界氢在活性炭上的吸附等温线研究[J].物理化学学报,1997(2):119 127.Molecular simulation study on the adsorptioncharacteristics of n pentane in the ZSM series zeolitesCHE Xiao j un,LI Yi mei,ZHOU Y ong,SUN W ei(H ubei K ey L abo rato ry of N ov el Chem ical Reactor and G reen Chemical T echnolog y,Wuhan Institute of T echnolog y,W uhan430074,China)Abstract:Grand Canonical M onte Carlo(GCMC)sim ulations and Co nfigurational Bias M onte Carlo (CBM C)simulations have been used fo r investig ating the adsorption pr operties o f n pentane in ZSM series zeo lites,such as MFI(ZSM 5)、M EL(ZSM 11)and MT W(ZSM 12).T he sim ulated isosteric heat of adsorptio n w as in g ood agr eement w ith the ex perimental data repo rted in literatures and the relative erro r w as4.8%.Based on these facts,other proper ties such as isosteric heat of adsorptio n, H enry`s law constants,adsorptio n isotherm s,potential sites of adsorption w ere pr edicted.T he adso rption isotherms w ere described by the dual site Langmuir equation and the parameters in dual site Langm uir mode obtained.Key words:n pentane;adsorptio n;zeo lites;molecular simulatio n本文编辑:张 瑞。