高温下黑索金（RDX）热分解动力学模拟

应用分子动力学模拟方法研究了黑索金(RDX)在纯高温下的分解机理, 研究结果表明RDX初始分解机理主要为N-N键的断裂形成NO2分子, 然后发生H原子转移反应形成H2O, HONO, HO和NO分子; 通过对RDX热分解反应物和生成物的研究结果表明N2和H2O分子是RDX分解过程中最稳定的生成物, NO2, HNO3, NO, NO3和HONO分子为RDX热分解过程中的中间产物; 在高温4500K, CO, CO2和OH分子出现的频率逐渐提高, 表明这几种分子在高温下更容易形成.     

冲击作用下黑索金(RDX)热分解动力学模拟

应用分子动力学模拟方法研究了黑索金(RDX)在冲击作用下的分解机理,研究结果表明RDX初始分解机理主要为N-N键的断裂形成NO2分子,然后发生比N-N键断裂更为强烈的C-N键断裂反应形成N2,CO和CO2分子;在恒定温度(如300K)下,冲击速度增大对加快反应影响不大,说明高温热点的形成对起爆的重要性.     

冲击作用下黑索金（RDX）热分解动力学模拟

应用分子动力学模拟方法研究了黑索金(RDX)在冲击作用下的分解机理, 研究结果表明RDX初始分解机理主要为N-N键的断裂形成NO2分子, 然后发生比N-N键断裂更为强烈的C-N键断裂反应形成N2, CO和CO2分子; 在恒定温度(如300K)下,冲击速度增大对加快反应影响不大, 说明高温热点的形成对起爆的重要性.     

高温下气相CL-20热分解反应的 分子动力学计算

研究气相CL-20炸药的反应机理及能量释放规律,有助于认识极端条件下含能材料的冲击点火和爆轰等过程。采用反应分子动力学计算方法,研究不同密度和温度下,气相CL-20热分解反应过程。结果表明气相状态时,其初始反应路径为CL-20单分子的N-NO2键断裂生成硝基自由基;第二阶段反应路径为C-C键、C-N键和N-N键等的断裂与生成,发生了质子转移和开环、闭环等基元反应,形成HCN、N2O2、HONO、NO等中间产物;第三阶段反应路径为N2,CO2,H2O和CO等最终稳定产物生成,且生成中间产物的基元反应数量远大于N2、H2O等最终产物生成的基元反应数量。此外,密度和温度还影响了高温下产物的反应速率常数。     

原位红外光谱法研究HMX炸药的热分解过程

原位红外光谱法是一种新兴的动态研究方法.该方法具有原位实时监控和红外光谱精确分析物质化学结构的优点,能够实时跟踪材料在不同温度下的化学变化,测定材料的微观结构与温度的关系.文章采用原位红外光谱研究了炸药1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(HMX)在5℃·min-1升温条件下的热分解过程.研究结果表明:HMX在205℃发生C-N键和N-N键的断裂,随着温度的升高,C-N键的断裂速率远高于N-N键的断裂速率,表明C-N键的断裂是HMX的主要断键方式,在C-N键的断裂中伴随着N-N键的断裂.同时环的张力增大,表明断键的HMX产生分子内重新结合.检测到HMX的分解所释放出的CO2,N2O,CO,NO,HCHO,HONO,NO2和HCN等八种气体.根据HMX分解中凝聚相结构的变化和气相产物,推出HMX的分解机理:HMX产生C-N键的断裂,会释放出HCHO和N2O以及HONO和HCN;N-N键的断裂会释放出NO2.     

高压下固相硝基甲烷分解的分子动力学计算

基于ReaxFF, 采用NVT系综和Berendsen方法对0–7 GPa时和2500 K时固相硝基甲烷的 分解过程进行分子动力学计算, 通过分析硝基甲烷发生分解反应生成的碎片数量随时间的变化, 对不同压强下硝基甲烷的分解机理进行研究. 计算结果表明在0–3 GPa时, 初始分解路径为C–N键断裂和硝基甲烷的异构化; 在4–7 GPa 时, 初始分解路径为分子间质子转移和C–N, N–O键的断裂; 在硝基甲烷的第二阶段反应中存在H₂O, NO, NO₂, HONO, 硝基甲烷分子自身的催化反应. 硝基甲烷在高温高压下发生热分解反应生成碳团簇, 且团簇中碳原子的数量和碳团簇的空间构型随着压强的变化而变化. 关键词： ReaxFF 分子动力学 热分解 压强效应 碳团簇     

氢催化的二硝酰胺铵热分解的从头算分子动力学研究（英文）

本文采用从头算分子动力学方法研究了一种著名的高能氧化剂二硝酰胺铵(ADN)在高温下(2000和3000 K)的热分解行为.在ADN的单分子分解中,发现了与温度有关的两种不同的引发分解机理,即分子内氢转移和N-NO_2键断裂.这两种机理在2000 K时存在竞争关系,但是在3000 K时后者是主要的分解机理.而在ADN的多分子分解中,观察到了四种受温度控制的引发分解反应.除了上述两种外,还有分子间氢转移和N-H键直接断裂.在2000 K时,N-NO_2键断裂发生的概率与其它3种相当,但是在3000 K时N-H键断裂是主要的分解通道.在引发分解发生后,发现升温可以加快反应速率,但是不会改变重要的反应特征.在氢的催化下,ADN通过简单、快速和直接的化学断裂分解为小分子,这个过程中并没有形成任何可能阻碍分解的较大中间体.在2000和3000 K时的主要分解产物相同,分别是NH_3、NO_2、NO、N_2O、N_2、H_2O和HNO_2.     

冲击加载下环三亚甲基三硝胺的初始动态响应及反应机理

当前,对暴露于极端环境中的含能材料的相对安全性的关注日益增加.理解含能材料在冲击加载下的初始分解机理是探索新型高能顿感材料的基础.本文利用多尺度冲击技术(multi-scale shock technique,MSST)结合反应力场(ReaxFF)分子动力学的方法研究冲击加载下环三亚甲基三硝胺(RDX)的完美晶体和分子空位晶体的初始动态响应及反应机理,计算了可能参与反应的原子间径向分布函数,分析了不同冲击速度及分子空位缺陷对冲击加载过程的影响.结果表明:在冲击加载下,完美RDX晶体和空位RDX晶体的初始分解方式均为首先发生N—NO_2键断裂,随后是C-N键的断裂.此外,还可能会出现C-H键断裂,并有氢转移到硝基中的氧原子上形成HONO.随着冲击速度的增加,两种RDX晶体的化学键断裂数目增多,反应更强烈.分子空位缺陷的存在增强了 N—NO_2的反应活性,使其更易发生断裂,进而加速空位RDX晶体的初始反应.     

CL20/BTF共晶高温热分解ReaxFF/lg分子动力学模拟

用ReaxFF/lg反应力场模拟CL20/BTF共晶在2000~3000 K高温条件下的热分解过程,获得了势能和物种数的演化、初始反应路径及热分解产物等详细信息。通过指数函数对势能的演化曲线进行拟合得到反映特征时间等参数,采用经典的Arrhenius反应速率方程描述总包反应,获得CL20/BTF共晶的活化能E_a=60.8 kcal/mol。研究得到CL20/BTF共晶热分解的初始路径,CL20分子中N-NO₂首先断裂,在热分解起始阶段占主导作用。在不同温度条件下,CL20分子均在BTF分子前完全分解。CL20/BTF共晶的主要产物为NO₂、NO、NO₃、HNO、N₂、H₂O、CO₂、O₂、N₂O、HONO 等。温度对产物均产生一定程度的影响.     

Theoretical Study on Mechanism of Reaction of OH with HO2NO2

运用密度泛函的B3LYP方法及CBS-QB3方法对HO2NO2(过氧硝酸,PNA)与OH自由基的反应进行了理论研究. 结果表明, 在计算所得的势能面曲线上存在五个产物通道,分别为H2O+NO2+O2、HOOH+NO3、NO2+HO3H、HO2+HONO2和HO2+HOONO. 对这五个通道分别进行了详细的研究,其中最主要的反应通道为：PNA+OH!M1!TS1!H2O+NO2+O2. 采用了一个准平衡近似的方法并运用CBS-QB3基础上的能量计算得到了300K下此反应路径的速率常数值为1.13 ￡10-1     

原位漫反射红外光谱研究升温速率对HMX炸药热分解过程的影响

原位红外光谱法是一种新兴的动态研究方法。该方法具有原位实时监控和红外光谱精确分析物质化学结构的优点,能够实时跟踪材料在不同温度下的化学变化,测定材料的微观结构与温度的关系。采用原位漫反射红外光谱研究了炸药1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(HMX)分别在每min 5, 10, 20和40 ℃四种不同升温速率下的热分解行为。研究结果表明：在5 ℃·min-1升温速率下,断裂的HMX环发生分子内结合,在10, 20和40 ℃·min-1升温速率下,断裂的HMX发生分子间成环,形成稳定的八元环结构。随着温度的升高,C—N键的断裂数率远高于N—N键的断裂速率。随着升温速率的增加,C—N键的起始分解温度增加,表明增加升温速率会引起HMX分解的滞后。检测到HMX的分解所释放出CO₂, N₂O, CO, NO, HCHO, HONO, NO₂和HCN共八种气体,升温速率的变化未改变HMX的分解机理。     

利用分子轨道法计算黑索金的生成热和分子结构

 利用分子轨道方法MNDO、AM1、PM3等计算了高能炸药RDX（C₃H₆N₆O₆）及其中间产物C₃H₆N₅O₄ 、C₃H₆N₄O₂ 、(H₂C)(N—CH₂)(N—CH₂)NN、CH₂＝N—NO₂的分子结构与热力学性质。用PM3方法给出了可与实验直接比较的生成热。     

黑索金的电子结构和热解机理的从头算研究

利用从头算梯度修正密度泛函理论,我们在B3LYP/6-31G(d,p)水平上,计算了高能炸药黑索金(RDX)及其热解中间产物C3H6N5O4和NO2等的电子结构、能量、键级和一些热力学性质,并在此基础上,计算了键离解能和反应速率常数.此外,我们还分别从键级和键离解能角度,讨论了RDX的热解机理,所得结果与实验一致.     

(H2O)n (n=1-3)和H2SO4作用下H2CO3气相分解反应机理的理论研究

本文利用CCSD(T)/6-311++(3df,3pd)//B3LYP-D3/6-311++G(3df,3pd)+ 0.9686×ZPE理论方法对(H2O)n (n=1-3)和H2SO4存在与不存在的情况下,H2CO3气相分解反应机理进行了理论研究。计算结果表明(H2O)n (n=1-3)和H2SO4都能使H2CO3气相分解反应的能垒显著地降低,其催化能力按由强到弱的顺序是H2SO4>(H2O)2>(H2O)3>H2O。