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芳烴裂解能夠生成苯、甲苯、二甲苯，該反應是最重要的石油化工過程。雖然人們對于該反應進行廣泛的實驗研究和工業化，但是人們對于芳烴化合物在分子篩擔載的金屬催化劑的催化裂解機理仍并不清楚。在芳烴裂解反應中，對于打破C-C化學鍵的發生地點、時間、過程都不清楚。

有鑒于此，天津工業大學梅東海教授、中石化(大連)石油化工研究院Wei Liu等通過DFT理論計算研究Pt₁/HY催化劑的芳烴裂解反應機理。

主要內容

（1）

系統研究蒽的邊緣環和中心環的開環機理，發現飽和程度不同的蒽產生不同的二芳烴產物。機理研究結果顯示，在相同的芳香環的負氫轉移非常方便，但是相鄰芳香環之間的負氫轉移在動力學上比較困難。發現當2,3-二氫蒽異構為9,10-二氫蒽的反應通過分子間的負氫轉移能夠實現負氫從邊緣環轉移到中心環。

（2）

與Pt₁位點的加氫催化不同，在分子篩的BAS位點（Br?nsted酸位點）部分氫化的蒽發生質子加成反應能夠顯著的減弱C-C化學鍵強度，因此導致中心環的開環。DFT理論計算的結果顯示Pt₁/HY催化劑的蒽分子裂解反應在中心環上發生的動力學有優勢，而且Pt₁/HY催化裂解生成二甲苯比生成丁基苯和丁烷更有優勢。在BAS位點上在各個環上發生質子化都是動力學的重要步驟。

此外，作者通過辛基蒽（octylanthracene）作為模型化合物研究枝狀芳基化合物的裂解反應機理。研究發現辛基蒽在環與支鏈連接的位置發生脫烷基化反應在動力學上比中心環上開環或者辛基分子鏈上裂解更有優勢。

參考文獻

Wenru Zhao, Hui Yu, Shaozhong Peng, Wei Liu*, Weiwei Zhang, and Donghai Mei*, Mechanistic Understanding of Anthracene Hydrocracking over HY Zeolite Encapsulated Single-Atom Pt Catalysts, ACS Catal. 2024, 14, 8836–8855

DOI: 10.1021/acscatal.4c01706

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.4c01706