低压下铁化合物对二氧化碳催化氢化机理的理论研究

摘要

本文通过使用密度泛函理论(DFT)的相关研究,对催化二氧化碳氢化Fe-PNP(2,6-二(二叔丁基磷甲基)-吡啶)配位的铁(II)化合物trans-[(tBu-PNP)Fe(H)2(CO)](1)的反应机理进行了理论研究。化合物1是目前报道的催化二氧化碳氢化生成甲酸盐的活性最高的廉价碱金属催化剂,并且与已知的贵金属催化剂有相似的活性。相应的化学反应方程式为complex1 CO2+OH-+H2 H2O+HCOO-。
　　在我们提出的反应机理中,由于水的参与降低了反应能垒并能重新得到,而被认为是助催化剂参与反应,因此水在整个反应过程中非常重要。另外,水的参与这一过程中的活化能(18.86 kcal·mol?1)是整个循环体系中最高的,并且碱(OH-)在二氧化碳的催化还原循环体系中起非常重要的作用。

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第1章 绪论

1.1 CO2化学

1.1.1 CO2的性质

1.1.2 CO2的化学利用

1.1.3 CO2的研究进展

1.2 氮杂环卡宾(NHC=N-heterocycliccarbene）催化活化CO2

1.2.1 氮杂环卡宾结构

1.2.2 氮杂环卡宾作为催化剂在有机反应中的应用

1.2.3 NHC-CO2加合物催化活化CO2

1.2.4 NHCs催化CO2还原为CO

1.3选题背景、意义及展望

1.4铁化合物催化CO2氢化反应机理的研究进展

1.5本文的主要工作

第2章 理论计算

2.1 DFT：密度泛函理论（Density Functional Theory）

2.1.1 密度泛函理论概述

2.1.2密度泛函理论的优缺点

2.2分子的几何构型及优化

2.3频率分析

2.4 Gaussian软件功能介绍

2.5 Gaussian计算中分子总能量各项的意义

第3章 铁化合物对CO2催化氢化机理的理论研究

3.1引言

3.2计算方法

3.3结果与讨论

3.3.1化合物1与CO2的相互作用

3.3.2化合物2与H2O反应

3.3.3化合物3经反应最终得到化合物1

3.4结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果