摘要：采用密度泛函理论（DFT）计算了噻吩化合物。在多壁碳纳米管修饰玻碳电极采用循环伏安法研究了噻吩的电化学行为,结果表明, 在1。0 M盐酸水溶液中标准电极电位为1。142 V, 与B3LYP / 6-31 g(d,p)-PCM水平计算值1。152V是一致的。采用分子前线轨道理论及分子偶极矩解释了噻吩再修饰电极上的电化学催化行为。79287

毕业论文关键词：噻吩；DFT；电化学；标准电极电位

Abstract: Density functional theory was performed for the calculation of thiophene and thiophene sulfone。 The electrochemistry of thiophene was studied by cyclic voltammety at multi-walled carbon nanotube modified glassy carbon electrode and the results show that standard electrode potential for thiophene sulfone/thiophene is 1。142 V, which is consistent with those of 1。152 at B3LYP/6-31g(d, p)-PCM。 The front orbit theory and Mülliken charges of molecule explain well on the catalysis of multi-walled carbon nanotubes for thiophene。 

Keywords: thiophene; DFT; electrochemistry; standard electrode potential

目   录

1 前言 2

2 计算方法 3

3 实验 3

4 结果与讨论 4

4。1 TH(R)的电化学研究 4

4。2分子的几何构型 4

4。3 LUMO 和 HOMO的特征值 6

4。4 Mülliken电荷以及偶极矩 7

4。5。计算标准电极电位及平衡常数 8

结   论 10

参 考 文 献 11

致 谢 12

1 前言

石油中噻吩及其衍生物其浓度通常在1-3%之间，燃油深度脱硫已逐渐引起全球关注，因为燃油中的硫化合物排放的SOx，会导致空气污染和酸雨。在石油的工业中噻吩是通过的加氢脱硫（HDS）工艺去除的，在HDS工艺中，噻吩经过氢化作用形成碳氢化合物和硫化氢，从而噻吩本身就被转化为丁烷和H2S。但是，当前的HDS工艺要求很高的操作温度和压力，很难去除芳烃硫化物，如噻吩，二甲基苯并噻吩，4，6 -二甲基苯并噻吩及其其衍生物[1-2]。

氧化脱硫（ODS）被认为是代替加氢脱硫最有前途的一种工艺，从而获得超低硫燃料[3-6]。在ODS反应中，二价硫通过氧原子的亲电加成反应被氧化，从而形成噻吩硫砜(TH(O))/ 噻吩(TH(R))，图1为噻吩的氧化反应。

图1 噻吩氧化反应（TH（O））/噻吩（TH（R））

多壁碳纳米管(MWCNT)具有高的比表面积，极好的光电特性，是一种理想的催化剂。密度泛函理论（DFT）考虑了电子的相关性，是一个非常有用的理论方法，本文采用B3LYP-6-31g (d, p)以及B3LYP-6-31++g (d, p) 研究TH(O)/TH(R)分子的几何构型及其半反应的标准电极电位（)。研究了TH(R)在多壁碳纳米管（MWCNT）修饰的玻碳电极（GCE）下的电化学行为，采用循环伏安法测定其标准电极电势。文献综述

2 计算方法

采用用高斯GAUSSIAN 09程序及6-31g(d, p)和6-31++g (d, p) 基组进行计算。采用连续极化模型（PCM）在水中优化TH(O), TH(R)，苯醌（BQ），对苯二酚(HBQ)，以及H2O的几何构型， 所有几何构型优化没有限，制通过振动频率分析进一步检验分子结构的可靠性。

3 实验

DBTR1（99。9%)购于上海国药,多壁碳纳米管（MWCNT）为华中师范大学赠予。直径3毫米和50毫米长圆柱形玻碳电极(GCE)用于修饰电极的制备。GCE,第一次用细湿金刚砂纸(4000年晶粒尺寸)抛光，然后用1。0毫米、0。3毫米的及0。05毫米的铝浆抛光。用去离子水超声两次,然后在1:1(v / v)异丙醇-乙腈混合溶液中超声为10分钟。将清洗GCE表面滴加5 L MWCNT (5毫克MWCNT+5毫升N,N-二甲基甲酰胺), 24小时在室温下晾干。