[发明专利]筛选多金属加氢催化剂的模拟方法

说明书

本发明涉及催化剂模拟研究领域，公开了一种筛选多金属加氢催化剂的模拟方法，包括多金属催化剂模型的构建、加氢反应网络的模拟、多金属加氢催化剂性能的筛选。可以筛选出结构稳定且催化性能优异的加氢催化剂。

技术领域

本发明涉及催化剂模拟研究领域，具体涉及筛选多金属加氢催化剂的模拟方法，特别涉及碳三碳四炔烯烃加氢生成烯烃的加氢催化反应。

背景技术

加氢技术是石油化工领域一项重要的技术，被广泛地应用于各类化工原料的精制过程，其中所使用的加氢催化剂性能的好坏决定了加氢过程效率的高低。加氢催化剂经历了由单金属组分向多金属组分的转变与发展。多金属的存在使得加氢催化剂的物理化学性质的可控性得到了极大的提升，由此能够更好地适应不同反应的要求。

但是组分的多元化也使得加氢催化剂的微观结构、微观性能及内部参数产生了诸多变化，与催化剂宏观整体性能之间的关系也变得复杂化。也使得传统的“制备-测试-表征”的高效催化剂研发手段开始暴露出一系列问题，如过程复杂、耗时长、成本高，而且实验结果对调整催化剂的结构和/或组成的缺乏指导性方向。现阶段对于多金属加氢催化剂内部金属组分间的相互作用机制和对催化性能影响的研究仍较为匮乏。

对此，将模拟计算应用于多金属加氢催化剂的研究，不但可以对现有的实验结果进行验证与补充，还可以加快新型催化材料的研发进度，提高对催化材料的理论认知度。同时，模拟计算的方法与步骤等条件也可以为其它领域材料的研发提供借鉴作用。因此，借助模拟计算来研究催化剂的理化性质，探索其催化反应机理是十分必要的。得到的基本规律有助于设计和筛选出高效多金属加氢催化剂。

但是，现有技术对于多金属加氢催化剂的模拟计算还存在不足，需要进行改进以克服。

发明内容

本发明的目的是为了实现通过模拟计算筛选多金属加氢催化剂，提供了筛选多金属加氢催化剂的模拟方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种筛选多金属加氢催化剂的模拟方法，包括以下步骤：

(1)多金属催化剂模型的构建

构建至少两个各自含有多种金属的多金属催化剂模型，和所述多金属催化剂模型中涉及金属的单金属体相模型；

对所述多金属催化剂模型和单金属体相模型的各自基态结构进行优化；

计算并分析优化后的多金属催化剂模型的结构稳定性和多种金属间的相互作用，筛选出结构稳定的多金属催化剂模型；

(2)加氢反应过程的模拟

基于加氢反应所涉及的反应路径，建立反应涉及分子的分子模型；

基于所述反应路径、分子模型和结构稳定的多金属催化剂模型，建立加氢反应网络模型；

(3)多金属加氢催化剂的筛选

基于所述加氢反应网络模型，对所述分子模型与所述结构稳定的多金属催化剂模型之间的相互作用进行电子效应计算和分析；

搜寻所述加氢反应网络模型在所述结构稳定的多金属催化剂模型上进行所述加氢反应的过渡态；

对各种所述反应路径在所述结构稳定的多金属催化剂模型上进行加氢反应的能量参数计算；

根据上述电子效应计算和分析、过渡态搜寻和能量参数计算的结果，筛选出多金属加氢催化剂。

通过上述技术方案，本发明提供了通过模拟计算的方法筛选多金属加氢催化剂的方法，构建的多金属催化剂模型可以较好地用于模拟加氢反应，实现通过计算选择多金属加氢催化剂。本发明提供的方法通过综合电子效应计算和分析、过渡态搜寻和能量参数计算的结果，筛选出结构稳定且催化性能优异的加氢催化剂。

附图说明

图1为本发明提供的方法流程图；