【摘 要】
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以丙烯和异丁烯为代表的低碳烯烃是生产聚丙烯、丙烯腈、聚丁烯及相应的酸、酯、醛等高附加值化学品的重要化工原料。随着下游高端化学品的蓬勃发展,低碳烯烃需求量逐年攀升,烷烃脱氢是目前生产低碳烯烃最具前景的工艺路线之一。该工艺核心是高活性、高稳定性催化剂的开发。因此,为了设计更加高效脱氢催化剂,本文采用密度泛函理论（DFT）方法深入探讨了低碳烷烃（丙烷和异丁烷）在铬基催化剂表面吸附与脱氢反应机理及两者之间
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以丙烯和异丁烯为代表的低碳烯烃是生产聚丙烯、丙烯腈、聚丁烯及相应的酸、酯、醛等高附加值化学品的重要化工原料。随着下游高端化学品的蓬勃发展,低碳烯烃需求量逐年攀升,烷烃脱氢是目前生产低碳烯烃最具前景的工艺路线之一。该工艺核心是高活性、高稳定性催化剂的开发。因此,为了设计更加高效脱氢催化剂,本文采用密度泛函理论（DFT）方法深入探讨了低碳烷烃（丙烷和异丁烷）在铬基催化剂表面吸附与脱氢反应机理及两者之间的异同,并获得了下述研究结果:（1）在表面吸附阶段,丙烷、异丁烷均易于吸附至Cr2O3（0001）催化剂表面四配位Cr（4）位点,但异丁烷比丙烷更易发生吸附,DFT计算研究表明异丁烷吸附能力更强的原因在于吸附过程中向催化剂表面的电荷转移量更大,电子跃迁所需能量更小即电子转移能力更强。（2）在脱氢反应阶段,丙烷、异丁烷均遵循逐步脱氢机制而不是同步脱氢反应机理,且异丁烷脱氢反应活化能（2.10 e V）稍低于丙烷脱氢反应活化能（2.19 e V）,从而进一步说明异丁烷比丙烷更容易发生脱氢反应的原因在于异丁烷脱氢所需跨过的能垒更低。（3）对Ce掺杂Cr2O3（0001）表面上丙烷、异丁烷吸附与脱氢反应进行DFT计算结果表明,Cr2O3（0001）表面经稀土金属Ce掺杂后,其对于烷烃的吸附能力得以提升,而脱氢反应活化能垒下降。因此,其比未改性的Cr2O3（0001）表面表现出更高的低碳烷烃脱氢活性。
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