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乙烯在Fe3C表面吸附、脱氢和裂解反应机理的理论研究的任务书
任务书
一、研究背景
乙烯是世界上最重要的有机化学品之一，广泛应用于合成聚乙烯、乙二醇和丙烯等化学品。铁碳化物（Fe3C）是一种重要的催化剂，在直接转化乙烯催化脱氢和裂解反应中具有良好效果。了解乙烯在Fe3C表面的吸附、脱氢和裂解反应机理对于合理设计和优化催化剂，提高催化效率和产率具有重要意义。
二、研究内容
本课题旨在利用密度泛函理论（DFT）方法研究乙烯在Fe3C表面的吸附、脱氢和裂解反应机理。具体包括以下内容：
1.构建Fe3C表面模型，优化结构参数，验证其合理性。
2.研究乙烯在Fe3C表面的吸附机理，探究吸附方式、吸附能及表面活性位点等。
3.研究乙烯在Fe3C表面的脱氢机理，探究脱氢反应路径、活性能量等。
4.研究乙烯在Fe3C表面的裂解反应机理，探究裂解反应路径和产物分布等。
5.比较不同表面晶面和不同Fe/C比下乙烯在Fe3C表面的吸附、脱氢和裂解反应性能，分析其结构与性能之间的关系。
三、研究方法
本课题将采用DFT方法，使用VASP软件包对乙烯在Fe3C表面的吸附、脱氢和裂解反应进行模拟。具体过程如下：
1.构建Fe3C表面结构模型，并进行初始几何优化。
2.计算结构体系的电子结构和GGA近似下的常数，优化结构，使总能量达到收敛值。
3.计算乙烯在Fe3C表面的吸附能、反应能及过渡态，分析反应机理。
4.比较不同表面晶面和不同Fe/C比下乙烯在Fe3C表面的吸附、脱氢和裂解反应性能，提出优化建议。
四、研究意义
本课题将揭示乙烯在Fe3C表面的吸附、脱氢和裂解反应机理，有助于深入理解乙烯催化脱氢和裂解反应的机理，为催化剂设计和优化提供理论指导，同时有助于促进乙烯生产技术的进步和产业转型。
五、工作计划
本课题的研究工作将分为三个阶段：
1.阶段一（1个月）：构建Fe3C表面结构模型，进行几何优化，确定模型的结构和稳定性。
2.阶段二（2个月）：研究乙烯在Fe3C表面的吸附、脱氢和裂解反应机理，计算各种反应性质，并形成初步的机理模型。
3.阶段三（1个月）：分析不同表面晶面和不同Fe/C比下乙烯在Fe3C表面的吸附、脱氢和裂解反应性能，并给出优化建议。
六、经费预算
本课题所需经费主要用于硬件设备购置、软件购置和研究人员薪酬等方面，预算总额为20万元。
七、研究成果
本课题将对乙烯在Fe3C表面的吸附、脱氢和裂解反应机理进行深入的理论研究，形成论文或著作，或参加相关学术会议报告成果。同时，还将在有关学术期刊上发表相关的学术论文，以及对工业界产生实质性的指导和推动作用。