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B/Al/Ga-MOR分子筛催化甲醇/二甲醚羰基化反应机理的理论计算研究
2024年
采用DFT计算比较分析了B、Al和Ga分别同晶取代MOR分子筛八元环侧袋T3位点及十二元环孔道T4位点时甲醇及二甲醚羰基化反应机制的共性及差异。研究发现,CO插入甲氧基生成乙酰基的反应遵循S_(N)2机制,且为羰基化反应过程中的决速步;473 K下,无论甲醇或二甲醚为原料,生成的乙酰基更倾向于与甲醇中的CH3O作用生成乙酸甲酯;T3位点具有更好的羰基化择形性,而T4位点上更倾向于发生由三甲基氧鎓离子生成芳烃导致催化剂失活的副反应。与Al-MOR相比,在T3位点引入B和Ga会导致羰基化反应能垒的升高,降低其催化性能;而在T4位点引入B和Ga(尤其是B)则可大幅提升其生成三甲基氧鎓离子的能垒,抑制芳烃生成过程,提升催化剂稳定性。本工作有助于认识MOR分子筛不同孔道内酸性位点发生同晶取代时催化羰基化反应机制的差异,为调控设计高效MOR沸石催化剂提供一定的理论支撑。
任鹏宇刘卓权燕红郭军军马宏武建兵王永钊
关键词:甲醇二甲醚DFT计算
赖氨酰氧化酶LOXL2稳定性的理论计算研究
2024年
赖氨酰氧化酶LOXL2是一种依赖于铜离子的胺氧化酶,催化胶原蛋白和弹性蛋白的赖氨酸残基侧链发生氧化脱氨,发挥着稳固细胞外基质的作用。而稳定性是蛋白质的一个重要特性,直接影响蛋白质的分子动态及其正常功能发挥,这与人类的健康和疾病密切相关。然而,关于LOXL2的稳定性目前鲜有报道,哪些位点对其稳定性有显著影响尚不清楚。本研究采用冷冻电镜和Alphafold2的数据,建立LOXL2的全长结构,通过分子动力学模拟得到其优化构象。再通过4种方法(mCSM,PremPS,DeepDDG和FoldX),计算所有位点的稳定性属性,筛选出对稳定性有显性影响的位点(定义为关键位点)。结果表明,95个关键位点对LOXL2的稳定性具有显著影响,在5个结构域上的分布数量依次为14、13、8、11和26,而结构域间的连接肽段上也有23个关键位点。在这些关键位点中,类型及数量分别为Leu(24个)、Val(20个)、Ile(12个)、Trp(11个)、Phe(11个)、Tyr(6个)、Cys(6个)、Met(4个)和Arg(1个)。其中大部分关键位点(88个)为疏水性质,这与蛋白质折叠的主要力量为疏水作用的情况是一致的,而Cys两两成对,构成二硫键,对LOXL2的结构及功能发挥重要作用。讨论中,我们将预测结果与实验值进行比较,并用自由能微扰方法,对部分关键位点进行比较,从多方面论证此项工作的可信度。此项研究,可为靶向LOXL2的疾病治疗研究,提供重要指导。
林李锐林凯邹海鹰许丽艳李恩民东庚
关键词:稳定性分子动力学模拟吉布斯自由能
微塑料与抗生素相互作用机理的理论计算研究
微塑料(Microplastics,MPs)和抗生素(Antibiotics,ATs)作为水环境中的两大新兴污染物,受到越来越广泛的关注。微塑料的化学性质比较稳定,它可以吸附水环境中的抗生素,并作为其迁移的载体,这会加剧...
赵高录
关键词:头孢拉定分子动力学模拟DFT计算
H覆盖对费托合成催化剂CO活化影响的理论计算研究
2024年
Fe基和Co基催化剂是最理想的费托合成催化剂,随着计算机模拟技术在催化领域快速地发展,深入理解Fe基和Co基催化剂表面的微观反应机理成为可能。采用理论计算方法,研究了不同H覆盖度的Fe基(反应条件:温度320℃、压力1 MPa以及n(H_(2)):n(CO)=1:1)、Co基(反应条件:温度240℃、压力1 MPa以及n(H_(2)):n(CO)=2:1)费托合成催化剂的表面结构以及H覆盖对CO活化与解离的影响。通过氢气化学势与氢吸附吉布斯自由能的线性关系确定了Fe基、Co基费托合成催化剂热力学最优的H覆盖表面模型,分别为H覆盖度为11/42的χ-Fe_(5)C_(2)(510)表面和H覆盖度为24/36的HCPCo(0001)表面。研究了洁净的催化剂表面与H覆盖的催化剂表面的CO解离机理及相关反应能垒,发现H覆盖会改变CO解离路径且增大CO解离能垒,相较于洁净的χ-Fe_(5)C_(2)(510)和HCPCo(0001)表面,H覆盖的χ-Fe_(5)C_(2)(510)和HCPCo(0001)表面的CO解离能垒分别升高了5.4%和20.3%。通过对表面态密度以及晶体轨道哈密顿布居的计算解释了H覆盖影响CO活化与解离的本质原因。
王雨欣刘冰刘小浩
关键词:费托合成催化剂DFT计算
MXenes界面性质的理论计算研究
田玉苗
理论计算研究含[BO3]三角形准二维硼酸盐材料的弹性及热物理性质
硼酸盐因其广泛的光学性质和卓越的化学稳定性而备受关注,尤其在紫外和深紫外非线性光学、自倍频激光和双折射材料领域具有重要的应用。然而,光学器件的稳定性和寿命受到弹性和热膨胀系数的直接影响。本文旨在探究硼酸盐的弹性和热物理性...
唐雨柔
关键词:非线性光学材料BO3热力学性质
铁捕集铂族金属的熔渣调控及其捕集机理的理论计算研究
2024年
以汽车废催化剂为原料的铂族金属(PGMs)再生利用不仅缓解供需矛盾,而且还能保障国家战略储备金属需求,具有重大战略意义.汽车废催化剂成分复杂,火法捕集PGMs的过程需要进行大量的实验以获得最佳的熔渣,从而提高PGMs的回收率.通过FactSage的理论计算对炉渣反应平衡模拟以达到优化炉渣的目的.FactSage计算结果表明,当添加剂CaO、SiO_(2)、Na_(2)CO_(3)和CaF_(2)的添加量分别占汽车废催化剂质量分数的40%、15%、30%和5%时,熔渣的性质最佳,即渣相的完全温度为1 330℃,粘度为1.92 Pa·s.本工作还结合DFT计算对铁捕集汽车废催化剂中PGMs的机理进行了研究.在超过1 390℃的高温条件下,Rh以取代掺杂的类型和δ-Fe形成合金结构.在912~1 390℃的温度区间内,Pd以取代掺杂的方式和γ-Fe形成合金,并只有在该温度区间才能形成Pd-Fe合金.此外,在该温度区间下,大部分Pt被捕集并以取代掺杂的方式和γ-Fe形成合金.当温度低于912℃时,Rh和Pt再次被α-Fe捕集并形成合金.然而,γ-Fe-Pd合金随着温度降低,形成的α-Fe-Pd的合金结构是不稳定的,这就导致Pd会从Fe相中析出,降低Pd的捕集率.总之,本研究为火法捕集PGMs提供了一种高效的炉渣优化方法.
杨泉黄利南李勇江磊江磊赵雨程显名李孔斋
析氢反应Co,N掺杂石墨烯电催化剂的理论计算研究
2024年
为解决析氢反应(hydrogen evolution reaction,HER)动力学缓慢问题,寻找高效电催化剂,设计了8种不同数量Co原子嵌入N掺杂石墨烯(Coxy-embedded nitrogen-doped graphene,Coxy-NG)电催化剂,并采用密度泛函理论(density functional theory,DFT)进一步研究了Coxy-NG在酸性和碱性条件下对HER的催化性能。结果表明,Co21-NG在8种电催化剂里具有最优的HER催化性能;在酸性条件下,Co21-NG表现出最合适的H吸附吉布斯自由能变化量(change of hydrogen adsorption Gibbs free energy,ΔG_(H^(*))),为0.23 eV;在碱性条件下,Co21-NG的ΔG_(H^(*))只有0.51 eV。该研究可以帮助了解Coxy-NG催化HER过程,并为设计出性能优异的Coxy-NG电催化剂提供指导。
廖美景赵兵刘斌张跃兴
过渡金属铜配合物催化经由碳自由基路径偶联反应的理论计算研究
在过渡金属铜催化的交叉偶联反应中,由于烷基卤化物或惰性亲电试剂为底物经自由基路径的偶联反应具有高选择性和稳定性得到化学家们的广泛青睐,与此同时伴随着光氧化还原过渡金属协同催化反应的兴起,惰性底物可以通过电子转移,能量转移...
白太明
关键词:单电子转移交叉偶联反应
析氢反应电催化体系掺杂的理论计算研究
利用清洁可再生能源替代化石燃料是解决环境问题和缓解地球资源消耗的关键方法。氢气是一种高热值的绿色能源,其燃烧产物清洁无害,是化石能源的优良替代品。通过电解水生产氢气(析氢反应,HER)是目前制氢的主要手段,但由于最佳的析...
刘小纯
关键词:第一性原理掺杂电催化

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郑安民
作品数:70被引量:79H指数:6
供职机构:中国科学院武汉物理与数学研究所
研究主题:分子筛 固体核磁共振 理论计算研究 孔道 固体核磁
邓风
作品数:248被引量:420H指数:13
供职机构:中国科学院武汉物理与数学研究所
研究主题:固体核磁 NMR研究 固体核磁共振 分子筛 NMR
褚月英
作品数:28被引量:8H指数:2
供职机构:中国科学院武汉物理与数学研究所
研究主题:反应机理 理论计算研究 孔道 酸强度 分子筛
周丹红
作品数:167被引量:462H指数:12
供职机构:宿州学院
研究主题:密度泛函理论 分子筛 钛 TS-1分子筛 密度泛函理论研究
王伊蕾
作品数:9被引量:14H指数:2
供职机构:辽宁师范大学化学化工学院功能材料化学研究所
研究主题:分子筛 理论计算研究 微孔 内烯烃 低聚