摘要
利用密度泛函理论对Cu(111)及Cu2O(111)表面上草酸二甲酯加氢副产物1,2-丙二醇(1,2-PDO)的生成机理进行了探究,阐明了铜催化剂的主要活性位点及1,2-PDO生成的主要路径。分别计算了两种表面上1,2-PDO生成的不同反应路径基元步骤的热力学数据及涉及物种的吸附行为,并进行了局域态密度以及差分电荷密度分析。计算结果表明1,2-PDO主要由乙二醇及甲醇于Cu2O(111)表面通过Guerbet醇缩合反应生成,具体包括醇类脱氢、羟醛缩合、不饱和醛加氢三个过程。Cu2O(111)表面Cuus+及Osuf-位点形成的Lewis酸碱对能够促进反应物、产物及反应中间体的吸附且对于1,2-PDO生成过程的整体催化活性更高。Cu2O(111)表面的Osuf-位点是醇类脱氢生成醛、羟醛缩合过程中生成烯醇物种以及不饱和醛类中间体加氢的主要活性中心,而C-C偶联反应则发生在Cuus+金属位点上。论文研究结果可以为铜催化剂设计和改性以及草酸酯加氢工艺的优化提供理论指导。