分子筛

高等学校化学学报年月

研究简报」

型沸石分子筛中吸附质分子结构与吸附热的关系李宝宗‘,

国永敏,

庞文琴

‘

吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室

长春

苏州大学化学化工系苏州

,

关键词

型沸石

吸附质分子

从头算分子图形技术定量构效关系文章编号一一

中图分类号

文献标识码

一

近年来的子在

,

沸石分子筛结构与性能关系的理论计算研究工作愈来愈受到人们的重视,

一‘〕

人工合成,

型沸石同天然八面沸石具有相同的骨架拓扑

是一种在化学及化工生产中常用的吸附剂,

其吸,

附性质的研究一直是人们关注的课题型沸石上的吸附热数据司

长期以来

,

研究人员通过改进吸附热测定方法

报道了许多分

但对于吸附热与吸附质分子结构间关系的理论计算研究较为薄弱、

给出的解释仅是定性的,相互作用能等数据,

我们基于量子化学从头算及分子图形技术获得吸附质电子结构,

分子体积及

与吸附质分子间

并将这些数据与吸附热进行关联从而较准确地理解

型沸石中吸附质分子结

构与吸附热之间的关系

计算方法在能用,

一

水平上

,

先对,

种吸附质分子进行几何构型全优化和电子结构计算运用分子图,

形技术计算此时分子的范德华体积川在计算的个别相互作用体系中程序阁在

然后在

一

水平上计算,

十

与吸附质之间的相互作用量子化学计算采

考虑到存在不同的构型

以能量低的构型为准

机上完成,

结果与讨论采用量子化学从头算计算吸附质分子空轨道能、

获得分子总能量肠及分子最高占用轨道能一、

、

分子最低取自文与

最正原子净电荷

、

最负原子净电荷

分子偶极矩

产

和分子极化率

等电子结构数

据献仁·

采用分子图形技术计算能量最低时对应的分子范德华体积」

吸附质吸附热的实验值,

对于

种正构烷烃甲烷至正己烷,

,

将其吸附热一

与上述各种参量进行相关分析

发现

之间具有很好的线性关系

见式

一

,

,

,

式中

,

为相关系数

,

为显著性检验,

,

为标准偏差

,

为样本容量,

可见随着分子极化率的增大

,

正构烷烃吸附质分子的吸附热增大,

虽然极化率是指

一个中性分子由于邻近的具有永久或暂时偶极的一,

分子作用而产生偶极的能力但其主要表示分子的体积性质这点从分子的极化率与范德华体积之间具有极好的线性相关性就可看出饱和烃吸附质将收稿日期,

一

,

一,

,

一

表明对于只含

。

键的

吸附质分子与

型沸石之间的作用力主要是色散力

其大小与分子极化率成正比,

种吸附质分子的一一·

种参数与它们的吸附热进行逐步回归分析

在此过程中还应观察各参数

基金项目国家重点基础研究发展规划项目批准号联系人简介庞文琴年出生,

资助,

女

,

教授博士生导师,

主要从事无机合成与固体化学研究

分子筛

李宝宗等

型沸石分子筛中吸附质分于结构与吸附热的关系,

的相关性归方程式

,

以减少多元统计分析中的共线性

即当两参数的相关性较高时

,

则剔除其中之一

,

获得回

一,,,

可见

,

吸附热除与,

正相关外,

,

还与一

正相关和

,

而与

一

负相关,

式负电性,

结果不太令人满意并且因此需要考虑十

均是表征分子给电子能力的物理量将

而

沸石骨架呈

在吸附质分子与

沸石骨架之间相互作用时所起的作用,

基于上述分

析采用量子化学从头算计算一

与吸附质分子之间的相互作用能得到方程十,

及吸附质分子的电子结

构性质和范德华体积等物理量与吸附热进行逐步回归分析一,,,

与式

相比

,

结果有了显著的改进,

从式小瓦用式用从式。。,

中可以看出影响吸附热的,

个因素是,

,

和及,

按统计学公式可以得到这,

个参量的影响最,

的标准系数分别是一和

和

即,

对吸附热的影响最大,

其次是

,

而

之间的相关系数分别为,

表明相互之间不存在相关性和

故可以这种作

来探讨吸附质分子在而和式

沸石上的吸附机制可以表征

可以认为

分别表征吸附质分子在吸附,

过程中的体积效应和电子效应

在吸附质分子于吸附过程中所起的作用

综合来看可以认为是一种中介作用之间的相互作用能凰吸附质分子的分子范德华体积和根据方程得到的吸附热计算值‘,

表

列出吸附质分子与

和分子最低未可以看出计算值

占空轨道能

同时给出吸附热实验值

与实验值符合较

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分子筛

高等学校化学学报

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仁〕,

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中国科学院大连化学物理研究所,

石分子筛

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上海试剂五厂,

即

分子筛制备与应用

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