長期以來,在未來幾十年內(nèi)煤炭都是世界特別是我國能源的主要構(gòu)成部分,但它在帶給我們能量和資源的同時(shí),也產(chǎn)生了嚴(yán)重的污染與溫室氣體。多年來,由于它的復(fù)雜性,人們對焦碳的氧化反應(yīng)機(jī)理一直沒有清楚的認(rèn)識,從而難以充分有效地利用。本文采用量子化學(xué)計(jì)算模擬軟件Gaussian09對zigzag和armchair兩種可能結(jié)構(gòu)的焦炭與氧氣發(fā)生反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行探究。分別采用了DFT/B3LYP,DFT/B3PW91和MP2三種方法進(jìn)行計(jì)算,通過對比分析選用DFT/B3LYP作為本文計(jì)算方法。所選基組為6-31G（d）,對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行幾何優(yōu)化,采用B3LYP/6-311++G（d,p）進(jìn)行單點(diǎn)能計(jì)算,在計(jì)算結(jié)構(gòu)能量時(shí)使用零點(diǎn)能矯正。在此計(jì)算基礎(chǔ)上對體系又進(jìn)行了自旋多重度和活性位點(diǎn)的分析。O₂在ziazag結(jié)構(gòu)的焦炭表面發(fā)生化學(xué)吸附時(shí)為無勢壘反應(yīng),且大量放熱,放熱量為758.40 kJ/mol。CO直接解吸需要克服347.22 kJ/mol的能壘,可見化學(xué)吸附放出的熱量足以直接進(jìn)行CO解吸。第二個解吸過程伴隨著重排反應(yīng)的發(fā)生,形成穩(wěn)定的中間體結(jié)構(gòu),可以發(fā)生第二個解吸過程,需要翻越293.4... 

【文章來源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

勢能面示意圖

由于焦碳分子內(nèi)的電荷分布不能通過實(shí)驗(yàn)測量，然而，這種性質(zhì)是非常重要的。通過分配分子系統(tǒng)中原子之間的電ulliken[57-58]和 AIM[59]等幾種方法在內(nèi)的方案能夠產(chǎn)生原子電荷原子電荷不是量子力學(xué)可觀察的，所以計(jì)算它的所有方法都且通常需要更高的化學(xué)模型來獲得足夠的結(jié)果。綜合每種方將采取 Mulliken 電荷分析。分析結(jié)果如圖 3.2 所示。0.312 0.312 -0.351 0.3Mulliken charge ofA Mulliken charge of B-0.051 -0.122-0.051-0.052 -0.129 -0.129 -0.052-0.091 -0.0920.005 -0.074 -0.074 0.005

4 焦炭氧化微觀機(jī)理本章節(jié)將選用 zigzag 結(jié)構(gòu)模型 B 和 armchair 結(jié)構(gòu)模型 C 分別對氧氣的吸解吸附進(jìn)行量子化學(xué)計(jì)算模擬，并對反應(yīng)發(fā)生的路徑和微觀機(jī)理作進(jìn)一步析和研究。下文采用 R, M, P, 分別代表反應(yīng)物，中間體和生成物，TS 表示過渡態(tài)。4.1 氧氣在 armchair 焦炭模型 C 上發(fā)生的反應(yīng)機(jī)理.1.1 氧氣在 armchair 焦炭結(jié)構(gòu)上發(fā)生的化學(xué)吸附反應(yīng)機(jī)理氧氣在 armchair 型焦炭 C 表面發(fā)生化學(xué)吸附反應(yīng)過程中組分的構(gòu)型變化個過程中的反應(yīng)勢能面分別見圖 4.1 和圖 4.2。在勢能面圖中選取反應(yīng)物或體作為基準(zhǔn)態(tài)時(shí)，其相對能量設(shè)為 0，下文同。每步中的能壘和焓變及過渡虛頻如表 4.1 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3029666