現(xiàn)代化學(xué)科學(xué)的研究,除傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法以外,數(shù)值計(jì)算與模擬仿真也是另一類非常重要且必不可少的方法。本論文以化學(xué)反應(yīng)和團(tuán)簇結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中的微動(dòng)力學(xué)模擬與計(jì)算為研究主線,圍繞這條主線,主要講述了三個(gè)方面的研究?jī)?nèi)容。第一部分研究?jī)?nèi)容提出一種基于圖形同構(gòu)理論的動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅方法,運(yùn)用一個(gè)不斷變換的元胞矩陣對(duì)晶格界面的表面形貌進(jìn)行數(shù)字記錄和表達(dá),并與基元反應(yīng)的數(shù)字矩陣表達(dá)方式相結(jié)合。該方法可以快速處理化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)通道選擇性等關(guān)鍵問題,具有易實(shí)現(xiàn)、數(shù)值計(jì)算效率高、普適性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),可應(yīng)用于模擬不同種類的晶格表面催化的非均相化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)及反應(yīng)選擇性等。采用該計(jì)算方法,模擬仿真了納米多孔金（NanoPorousGold,簡(jiǎn)寫成NPG）表面催化CO氧化的反應(yīng)過程,揭示了反應(yīng)條件（氣體分壓、反應(yīng)溫度等反應(yīng)條件）對(duì)NPG表面催化CO氧化反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控規(guī)律,發(fā)現(xiàn)決定催化氧化反應(yīng)路徑的最重要因素是PCO/PO2（一氧化碳分壓與氧氣分壓比）,PCO/PO2越大,越有利于三分子反應(yīng)的發(fā)生,越小,則更有利于雙分子反應(yīng)的發(fā)生。反應(yīng)環(huán)境溫度是影響反應(yīng)路徑的次要因素,在同等PCO/PO2比值的情況下,溫度越高,CO... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：167 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖２．２三原子分子ＡＢＣ構(gòu)型圖??

鍵長(zhǎng)??圖２．１氫氣分子鍵長(zhǎng)與分子能量的關(guān)系曲線??對(duì)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的三原子分子而言，從下圖２．２中我們可以看出，為了確定??三原子分子ＡＢＣ的構(gòu)型，我們必須要同時(shí)知道ｒｌ、ｒ２以及ＺＡＢＣ三個(gè)參數(shù)。其??中ｒｌ代表ＡＢ鍵長(zhǎng)，ｒ２代表ＢＣ鍵長(zhǎng)，ＺＡＢＣ則代表ＡＢＣ的鍵角。三原子分子??的構(gòu)型由這三個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)決定，而能量隨三個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的圖像屬于四維圖像，??這當(dāng)然是無法畫出來的。因此，我們必須固定一個(gè)參數(shù)，只有這樣，才能夠順利??畫出相應(yīng)的勢(shì)能面來。在這里，我們讓ＺＡＢＣ＝１８０°，這樣一來三原子分子ＡＢＣ??始終保持線性的結(jié)構(gòu)。??ｙ＊ｃ??ＺＡＢＣ?ｒ??ｒ／?，??？?？?？??Ａ?ｒ?Ｂ?Ａ?Ｂ?Ｃ??圖２．２三原子分子ＡＢＣ構(gòu)型圖??以線性三原子分子Ｃ０２為例，其勢(shì)能面如下圖２．３所示：??廳Ｉ??ＳＣＩ??１２

圖２．３三原子分子Ｃ０２勢(shì)能面??其中ＳＣＩ和ＳＣ２分別代表兩個(gè)碳氧鍵的鍵長(zhǎng)，Ｅ則代表對(duì)應(yīng)構(gòu)型下Ｃ０２分??子的能量。Ｃ０２的勢(shì)能面大致上是個(gè)中間低，四周高的平滑曲面。當(dāng)兩個(gè)碳氧鍵??長(zhǎng)均等于約１．１６Ａ?xí)r，分子處于勢(shì)能面的谷底，其能量最低，Ｃ〇２分子最穩(wěn)定。??可以想象的是，即使Ｃ０２的構(gòu)型此時(shí)處于勢(shì)能面的其他位置，那么它也會(huì)隨著傾??斜的坡面，自發(fā)的朝勢(shì)能面的谷底移動(dòng)，并最終停留在谷底，從而讓Ｃ０２分子達(dá)??到穩(wěn)定構(gòu)型。??２．２．３過渡態(tài)??過渡態(tài)＾被認(rèn)為是化學(xué)反應(yīng)路徑中所要經(jīng)過的一個(gè)中間結(jié)構(gòu)，極不穩(wěn)定，如??下圖２．４所示：??＾?過波態(tài)?，??Ｚ?Ｉ?ｆＡ?？－ｃｉ??ａｂ＋ｃ??Ａ＋ＢＣ??圖２．４．三原子反應(yīng)的能量與反應(yīng)坐標(biāo)關(guān)系圖??上圖２．４所示的

【參考文獻(xiàn)】：
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