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本课题主要研究乙苯合成中苯与乙烯烷基化部分的反应机理和本征动力学。苯与乙烯在分子筛催化剂中的烷基化反应非常迅速,很难用实验手段进行研究。近些年来,计算机技术的发展,使得量子化学计算与分子模拟技术有了较大的发展,使用计算机对较大体系进行微观层次的研究成为可能,本课题使用量子化学和分子模拟的方法研究苯与乙烯在分子筛催化剂上烷基化反应的反应机理和本征动力学。首先通过量子化学计算研究苯与乙烯在三种不同类型分子筛上的吸附行为。通过分层计算的方法,建立三种分子筛的团簇模型,并且分别计算苯与乙烯在分子筛上的吸附。得到了苯与乙烯在分子筛上吸附的结构参数与吸附能,并且通过计算得到的结果,得出分子筛孔道越小,苯的吸附越稳定,以及分子筛酸性位酸性越大,乙烯的吸附越稳定。然后通过分子模拟的方法,在微介观尺度上计算了苯和乙烯在ZSM-5分子筛上的吸附行为。研究中用GCMC方法模拟了苯和乙烯分子在ZSM-5分子筛上的吸附行为。先后改变了不同的温度,不同的吸附方式研究了苯和乙烯分子不同的吸附特点以及两者之间的相互影响。结果表明,乙烯分子由于动力学直径小于苯分子的动力学直径,在较高压力下,乙烯在分子筛上的吸附量要大于苯的吸附量；苯和乙烯分子同时在分子筛上吸附时,存在着竞争吸附行为；在较高温度,较低压力下,乙烯在分子筛上的吸附量要远远小于苯的吸附量。然后采用B3LYP/6-31G*水平计算来研究酸性沸石上苯与乙烯的烷基化反应历程,从生成能和反应活化能角度分析并讨论了苯与乙烯的反应机理。选取4T簇模型模拟分子筛的酸性位,使用密度泛函理论对烷基化反应三种不同的反应机理(两个联合反应机理和一个分步反应机理)进行计算分析。结果表明,在联合反应机理中,乙烯的质子化和苯与乙烯间C-C键的形成同时发生：分步反应机理中,首先形成一个稳定的乙醇盐中间物种,然后与苯分子反应形成乙苯。联合机理速控步骤的活化能约为38kcal/mol,分步机理速控步骤的活化能为45kcal/mol。因此,酸性沸石上苯与乙烯烷基化反应机理主要以联合机理为主,但分步机理与其有一定程度地竞争。最后对苯与乙烯烷基化反应的本征动力学进行了研究,研究中运用过渡态理论的经典方程和反应机理研究中得到的数据来得到反应速率常数与温度的关系。这个速率常数是使用微观层次计算得到的结果而得出的。随后分别给出了两种不同的反应机理的本征动力学方程。