烴類分子只含有碳、氫兩種元素,可以為制備碳材料提供豐富的碳源,然而,由于烴類分子的裂解過程通常在高溫,高壓等極端條件下進(jìn)行,雖然可以借助實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)其裂解過程進(jìn)行分析,但是只能分析單個(gè)或多個(gè)中間產(chǎn)物,對(duì)于研究其詳細(xì)的裂解機(jī)理仍然存在挑戰(zhàn)。目前,碳納米材料的制備過程大多數(shù)有金屬催化劑的存在,以降低反應(yīng)所需的溫度等,同樣地,因反應(yīng)過程迅速且復(fù)雜,其反應(yīng)機(jī)理同樣沒有得到研究人員的統(tǒng)一認(rèn)可。本文工作主要包括兩部分:(1)利用分子動(dòng)力學(xué)模擬甲烷裂解在該部分,選取甲烷作為研究對(duì)象,通過構(gòu)建兩個(gè)長(zhǎng)度分別為68.38和147.3?的立方體模型,里面均含有1200個(gè)CH₄分子,分別在2500,3000和3500 K的溫度下進(jìn)行模擬計(jì)算,共計(jì)六個(gè)獨(dú)立的模擬體系。通過分析六組數(shù)據(jù),我們發(fā)現(xiàn)在3500K和0.1g/cm³的體系下,形成了一個(gè)穩(wěn)定的碳納米腔(CNC),該過程經(jīng)歷四個(gè)階段:最初CH₄的裂解,隨后鏈的伸長(zhǎng)和支鏈化,環(huán)化和環(huán)縮合,最后是鏈的片狀化和彎曲,在這些階段之后,獲得一個(gè)直徑約為3.4nm、含923個(gè)C原子及少量H的穩(wěn)定CNC。(2...

【文章頁(yè)數(shù)】：63 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖3-1.立方體模型中分別包含1200CH4分子

圖3-1.立方體模型中分別包含1200CH4分子。（a）d=0.1g/cm3和(b)d=0.01g/cm3。C和H分別用黑色和綠色代替。這些表示適用于下圖。Figure3-1Cubiccellscontaining1200CH4molecu....

圖3-2在密度為0.1g/cm3、溫度為3500K的條件下,CH4裂解過程隨時(shí)間推移的快照

FORTRAN腳本，可以詳細(xì)描述CH4早期裂解的主要反。每個(gè)反應(yīng)原子的所有標(biāo)識(shí)（ID）都可以通過Getreac腳本LAMMPS安裝包[73,74]輸出BO文件（bonds.reax）。BO文，所有可逆反應(yīng)可以通過GETPATH腳本刪除，同時(shí)保，我們可以在給定的....

圖3-3在0.1g/cm3和3000K的條件下，甲烷隨著時(shí)間裂解的快照

西南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文析模擬數(shù)據(jù)，正如所預(yù)料的，甲烷在最高密度為0.1g/c型中反應(yīng)速度最快。從圖3-2我們可以看出，CH4約在8成了一個(gè)穩(wěn)定的碳納米腔（CNC），因此在這個(gè)時(shí)間范圍相比之下，對(duì)于其它五種情況，反應(yīng)在10納秒內(nèi)仍未完圖3-7，發(fā)現(xiàn)所有六個(gè)模擬中都顯....

圖3-4在0.1g/cm3和2500K的條件下，甲烷隨著時(shí)間裂解的快照

最高溫度3500K計(jì)算的結(jié)果，除非另有說(shuō)明。3和3000K的條件下，甲烷隨著時(shí)間裂解的快照。為清楚起見，otsofmethanepyrolysisastimeproceedsundertheconditionof0.1gOnlycarbonato....

本文編號(hào)：3924959