生物質(zhì)作為一種綠色的可再生能源在解決當(dāng)今世界能源與環(huán)境問題中扮演越來越重要的角色。生物質(zhì)不僅可以通過直接熱解液化方式生成生物油以在將來代替化石燃料提供便捷的能源供應(yīng),而且由于生物質(zhì)是碳基有機(jī)物,其豐富的結(jié)構(gòu)成分通過一定的生物或化學(xué)轉(zhuǎn)化可以生成生活和化工生產(chǎn)中的化學(xué)化工產(chǎn)品。為了提高轉(zhuǎn)化利用效率,這就需要對其轉(zhuǎn)化過程有微觀上的深入認(rèn)識(shí)。然而在木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化過程中的反應(yīng)機(jī)理還不為人熟知。本文應(yīng)用量子化學(xué)理論方法對纖維素模型化合物纖維二糖、吡喃葡萄糖及木質(zhì)素的模型化合物聚創(chuàng)木酚的熱解過程進(jìn)行深入研究分析,揭示纖維素和木質(zhì)素微觀熱解機(jī)理。并探索在堿金屬催化條件下以及在超臨界水環(huán)境中纖維素的化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程。最后采用基于黑磷新型材料的多孔和孔膜結(jié)構(gòu)針對生物質(zhì)裂解氣體CO₂和H₂,分別從理論上探索了CO₂從CO₂/CH₄混合氣體的吸附分離研究和H₂的孔分離過程。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:（1）纖維素初期熱解反應(yīng)過程及反應(yīng)機(jī)理。采用纖維二糖作為纖維素模型化合物,利用量子化... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 世界能源現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
    1.2 生物質(zhì)能源概述
        1.2.1 生物質(zhì)能的定義及特點(diǎn)
        1.2.2 生物質(zhì)組分及結(jié)構(gòu)簡介
        1.2.3 生物質(zhì)開發(fā)利用技術(shù)
        1.2.4 生物質(zhì)開發(fā)利用的意義
    1.3 生物質(zhì)能利用研究進(jìn)展
        1.3.1 纖維素?zé)峤鈾C(jī)理研究
        1.3.2 木質(zhì)素?zé)峤鈾C(jī)理研究
        1.3.3 堿金屬催化劑在纖維素?zé)峤膺^程中的作用
        1.3.4 纖維素在超臨界水中的分解
    1.4 本文的主要研究方法、目的、內(nèi)容
        1.4.1 研究方法
        1.4.2 研究目的
        1.4.3 研究內(nèi)容
        1.4.4 創(chuàng)新點(diǎn)
2 理論研究方法
    2.1 分子模擬概述
    2.2 量子化學(xué)計(jì)算
        2.2.1 從頭算方法
        2.2.2 半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法
        2.2.3 密度泛函理論方法
3 纖維素初期熱解機(jī)理研究
    3.1 引言
    3.2 纖維素?zé)峤饽Ｐ偷慕?br>    3.3 理論計(jì)算方法
    3.4 纖維二糖的分子結(jié)構(gòu)
    3.5 纖維二糖初期熱解反應(yīng)路徑
    3.6 結(jié)果與討論
        3.6.1 反應(yīng)物、中間體、產(chǎn)物和過渡態(tài)的幾何優(yōu)化參數(shù)
        3.6.2 各反應(yīng)路徑的熱力學(xué)分析
        3.6.3 各反應(yīng)路徑的動(dòng)力學(xué)分析
    3.7 本章小結(jié)
4 β-D吡喃葡萄糖熱解機(jī)理研究
    4.1 引言
    4.2 模型化合物的選取
    4.3 反應(yīng)路徑的設(shè)計(jì)
    4.4 理論計(jì)算方法
    4.5 結(jié)果與討論
        4.5.1 反應(yīng)物、中間體、產(chǎn)物和過渡態(tài)的幾何優(yōu)化結(jié)構(gòu)
        4.5.2 反應(yīng)路徑的熱力學(xué)分析
        4.5.3 反應(yīng)路徑的動(dòng)力學(xué)分析
    4.6 本章小結(jié)
5 木質(zhì)素模型化合物的熱解機(jī)理研究
    5.1 前言
    5.2 反應(yīng)路徑
    5.3 理論計(jì)算方法
    5.4 結(jié)果與討論
        5.4.1 反應(yīng)物、產(chǎn)物、中間體和過渡態(tài)的優(yōu)化后的幾何結(jié)構(gòu)
        5.4.2 反應(yīng)路徑的熱力學(xué)分析
        5.4.3 反應(yīng)路徑的動(dòng)力學(xué)分析
    5.5 本章小結(jié)
6 堿金屬元素在纖維素?zé)峤庵械淖饔脵C(jī)理研究
    6.1 前言
    6.2 局部催化模型的建立
    6.3 反應(yīng)路徑
    6.4 理論計(jì)算方法
    6.5 結(jié)果與討論
        6.5.1 反應(yīng)路徑 1
        6.5.2 反應(yīng)路徑 2~4
        6.5.3 反應(yīng)路徑 5~8
    6.6 本章小結(jié)
7 吡喃葡萄糖在超臨界水中的分解機(jī)理研究
    7.1 前言
    7.2 分解反應(yīng)路徑
    7.3 理論計(jì)算方法
    7.4 結(jié)果與討論
        7.4.1 葡萄糖的脫水反應(yīng)
        7.4.2 葡萄糖的分解反應(yīng)機(jī)理
    7.5 本章小結(jié)
8 基于新型二維材料的CH_4和H_2的吸附與分離研究
    8.1 前言
    8.2 基于黑磷的多孔材料對CO_2的吸附與分離的研究
        8.2.1 DFT計(jì)算模型及方法
        8.2.2 蒙特卡洛(GCMC)計(jì)算模型及方法
        8.2.3 CO_2和CH_4在黑磷表面的吸附作用
        8.2.4 CH_4和CO_2的吸附等溫線
        8.2.5 CO_2/CH_4混合氣體在黑磷表面的吸附
    8.3 基于黑磷的單層孔膜材料對H_2分離的研究
        8.3.1 理論模型及計(jì)算方法
        8.3.2 黑磷孔膜的穩(wěn)定性
        8.3.3 氣體分子吸附
        8.3.4 氣體分離研究
    8.4 本章小結(jié)
9 結(jié)論與展望
    9.1 本文的主要結(jié)論
    9.2 后續(xù)研究工作的展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    A. 攻讀博士期間學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
    B. 攻讀博士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目
    C. 第六章中補(bǔ)充材料



本文編號(hào)：3639316