甲苯热裂解机理的AM1研究(Ⅱ)动力学分析

在（Ⅰ）报热力学的基础上,本文用Gaussian98程序包中AM1法UHF计算,对碳材料用碳前驱体甲苯热裂解机理进行了动力学研究,通过用QST2方法寻找过渡态并经过内禀反应坐标IRC验证。计算得到了甲苯5种热裂解路径的活化能;用过渡态理论,计算了得到了这些路径在298－1073K温度范围内的速率常数。动力学计算结果表明：甲苯在热解温度低于963K时的主反应路径为甲苯热裂解生成苄基自由基的反应;该主反应路径又是经过由反应物→中间体→产物而完成,速控步为反应物→中间体,速控步的活化能△E^O=E(TS1′）-E（R）=227.20kJ.mol^-1;当温度高于963K或1073K左右时,主反应路径转为苯环上脱甲基生成苯基和甲基自由基的路径。以上研究结果与实验结果相一致。     

碳前驱体CH3ArCH2NH2热解反应的热力学和动力学DFT研究

在实验研究基础上,通过量子化学理论计算对碳前驱体CH3ArCH2NH2的热裂解机理作了进一步的研究.利用Gaussian98程序包中AM1方法及DFTUB3LYP/3-21G*方法,对化合物5种可能热裂解路径的热力学和动力学计算结果表明,CH3ArCH2NH2热裂解的主反应路径为生成自由基CH3ArCH2*和NH2*,其主反应路径AM1计算的活化能Ea=230.78kJ/mol,DFT计算的活化能Ea=321.18kJ/mol;比较键焓计算的数据与相应的实验数据,发现DFT计算结果与实验结果吻合得较好;通过分析优化的反应物及产物自由基的部分结构参数,了解了理论支持主反应的原因;计算的产物自由基的空间构型表明主反应路径生成的产物自由基相互间若进行稠环缩合反应,将获得分子平面取向性很好的稠环芳烃产物.     

高氮含能配合物M(ATZ)(bpy)m·nH2O液相生成反应的热动力学

合成了6种固态高氮含能配合物M(ATZ)(bpy)m·nH2O((1)M=Mn,m=2,n=3;(2)M=Co,m=2,n=7;(3)M=Ni,m=2,n=0;(4)M=Cu,m:1,n=0;(5)M=Pb,m=1,/7,=3;(6)M=Zn,m=1,n=1;ATZ=5,5'-偶氮四唑,bpy=2,2'-联吡啶).对它们的结构和性能进行了表征.用RD496-CK2000微热量计测定了298.15 K下各配合物的液相生成反应焓变分别为:△rHc(1)=241.245 4-0.060 kJ/mol,△rHθ≠(2)=-256.875±0.050 kJ/tool,△rHθm.(3)=-265.172±0.038 kJ/mol,△rHθm:(4)=-236.538±0.038 kJ/tool,△rθm(5)=-249.698±0.038 kJ/mol,△rθm(6)=-185.072±0.048 kJ/tool.通过试验测定得到的所有液相反应的△rθm均为负值,有利于目标物生成;并改变反应温度,研究了它们的液相生成反应的热动力学.改变温度研究了液相生成反应的热动力学,利用反应热化学数据和动力学方程结合热动力学实验数据计算了活化焓(△Hθ≠)、活化熵(△Sθ≠)、活化自由能(△Gθ≠)、表观反应速率常数(k)、表观活化能(E)、指前常数(A)和反应级数(N).     

碳前驱体CH3ArCH2NH2热解反应的热力学和动力学DFT研究

在实验研究基础上 ,通过量子化学理论计算对碳前驱体 CH3 Ar CH2 NH2 的热裂解机理作了进一步的研究 .利用 Gaussian98程序包中 AM1方法及 DFT UB3 LYP/3 -2 1 G*方法 ,对化合物 5种可能热裂解路径的热力学和动力学计算结果表明 ,CH3 Ar CH2 NH2 热裂解的主反应路径为生成自由基 CH3 Ar CH2 ·和 NH2 · ,其主反应路径 AM1计算的活化能 Ea=2 3 0 .78k J/mol,DFT计算的活化能 Ea=3 2 1 .1 8k J/mol;比较键焓计算的数据与相应的实验数据 ,发现 DFT计算结果与实验结果吻合得较好 ;通过分析优化的反应物及产物自由基的部分结构参数 ,了解了理论支持主反应的原因 ;计算的产物自由基的空间构型表明主反应路径生成的产物自由基相互间若进行稠环缩合反应 ,将获得分子平面取向性很好的稠环芳烃产物     

高密度烃燃料四氢环戊二烯三聚体的合成及热裂解

以双环戊二烯为原料,经D-A反应及催化加氢合成了高密度烃燃料四氢环戊二烯三聚体(THTCPD).该三聚体的密度为1.082 g/cm3,体积热值为47.5 MJ/L,闪点为120℃,凝固点为48~49℃.采用裂解器与色谱-质谱联用技术,对THTCPD的热裂解进行了在线监测,结果表明温度对裂解反应影响较大.对裂解产物的结构进行了分析,产物以甲烷、乙烯、丙烯、环戊烯、环戊二烯、苯和甲苯为主.依据产物结构及单分子自由基反应模型,推测得到了9种路径的裂解机理.采用X3LYP法进行了各自由基的热力学计算,得到各反应路径的相对能量及路径比.通过不同温度下的裂解转化率,计算得到热裂解反应动力学方程,经线性拟合得到活化能Ea=6.67×104kJ/mol,指前因子A=133.75.     

钾长石矿热分解过程的研究

研究了钾长石矿热分解过程的反应行为和动力学.对6种钾长石体系进行了热力学分析,计算了各反应在800～1600K的△G_T⁰,并以此指导实验.研究了焙烧温度、停留时间和助剂配比对钾长石体系热分解为水溶性钾的影响,得出最佳操作条件.添加0.9%添加剂Ⅰ能使适宜焙烧温度由1323K降至1223K,钾分解率可达84%.不加与加入添加剂Ⅰ的2种钾长石体系热分解过程皆符合克-金-布动力学方程,均受固膜扩散控制,表观活化能分别为184.84kJ/mol和158.9kJ/mol,并给出相应的动力学方程.     

高氮含能配合物M（ATZ）（bpy）m·nH2O液相生成反应的热动力学

合成了6种固态高氮含能配合物M（ATZ）（bpy）m·nH2O（（1）M=Mn,m=2,n=3;（2）M=Co,m=2,n=7;（3）M=Ni,m=2,n=0;（4）M=Cu,m=1,n=0;（5）M=Pb,m=1,n=3;（6）M=Zn,m=1,n=1;ATZ=5,5′-偶氮四唑,bpy=2,2′-联吡啶）。对它们的结构和性能进行了表征。用RD496-CK2000微热量计测定了298.15 K下各配合物的液相生成反应焓变分别为：ΔrHm^θ（1）=241.245±0.060 kJ/mol,ΔrHm^θ（2）=-256.875±0.050 kJ/mol,ΔrHm^θ（3）=-265.172±0.038 kJ/mol,ΔrHm^θ（4）=-236.538±0.038 kJ/mol,ΔrH^θm（5）=-249.698±0.038 kJ/mol,ΔrHm^θ（6）=-185.072±0.048 kJ/mol。通过试验测定得到的所有液相反应的ΔrHm^θ均为负值,有利于目标物生成;并改变反应温度,研究了它们的液相生成反应的热动力学。改变温度研究了液相生成反应的热动力学,利用反应热化学数据和动力学方程结合热动力学实验数据计算了活化焓（ΔH≠^θ）、活化熵（ΔS≠^θ）、活化自由能（ΔG≠^θ）、表观反应速率常数（k）、表观活化能（E）、指前常数（A）和反应级数（n）。     

甲苯在HCeY沸石上的脉冲反应动力学

在2.1-3.1kg压力下,探索了在HCeY沸石催化剂上取得脉冲反应动力学数据的条件。实验结果表明,在521-568℃温度区间、30-60ml/min流速范围内,甲苯在HCeY沸石上的催化反应以脱烷基为主,近似符合一级反应动力学特征。求得表观活化能为71.5kJ/mol;吸附热34.9KJ/mol;表面反应活化能为106.4kJ/mol。     

碳前驱体CH3ArCH2NH2的热解性能及动力学研究

通过密闭压力容器法、常压DSC、高压DSC及紫外分光光度定量分析法等实验手段,对液相沉积法制碳／碳复合材料用碳前驱体CH3ArCH2NH2的热裂解行为进行了研究,获得不同温度、不同压力下该碳前驱体的热分解温度和残碳率,用等温动力学和非等温动力学方法获得了热裂解反应的表观活化能,实验结果表明,常压热裂解温度大约为530．15－556．55K,1－3MPa的高压范围内的热裂解温度大约在618．34－675．49K,密闭压力容器中的残碳率为56．23％,常压下的残碳率为28．96％－36．47％,而高压下残碳率可达59．11％,根据基辛格等方法获得了等温条件下和非等温条件下热裂解反应的表观活化能Ea分别为206．78kJ/mol和183．93kJ/mol, 反应级数N~1.     

甲苯热解机理的AM1研究(Ⅰ)热力学分析

在实验的基础上,本文用Gaussian98程序包中AM1法UHF计算,对碳材料用碳前驱体甲苯的热裂解反应机理进行了研究。在对反应物,产物自由基的结构进行能量梯度法全优化的同时,计算了不同温度下的标准热力学参数（298－1073K）。热力学计算结果表明：（1）当甲苯的热裂解温度相对较低时（773K左右）,热力学计算结果首先支持苯环上甲基C－H键的断裂生成苯基自由基并继而生成联二甲苯的反应;随着温度的提高（达1073K时）,生成苯自由基和甲基自由基的反应比例将大生成苄基自由基的比例;该反应机理与实验结果基本一致。（2）采用Gaussian98程序包中AM1法中的UHF计算,较适合低级芳香烃热裂解反应机理的理论研究。     

DFT Thermodynamic Research of the Pyrolysis Mechanism of the Carbon Matrix Precursor Toluene for Carbon Material

IntroductionAs far as the carbon matrix precursor for carbon material is concerned, the pyrolysis car-bonization mechanism and initial pyrolysis carbonization reaction process are still a field notfully to be understood and to be studied[l--3J. This kind of research is very important for effi-ciently utilizing the organic substance sources and developing new carbon materials (carbon/carbon composite, carbon fiber, graphic material for atomic reactor, medical carbon materialand graphic e1ectrod…     

Pyrolysis mechanism of carbon matrix precursor cyclohexane(III)—pyrolysis process of intermediate 1-hexene

The pyrolysis mechanism of important intermediate 1-hexene of carbon matrix precursor cyclohexane was studied theoretically. Possible reaction paths were designed based on the potential surface scan and electron structure of the initial C–C bond breaking reactions. Thermodynamic and kinetic parameters of the possible reaction paths were computed by UB3LYP/6-31+G* at different temperature ranges. The results show that 1-hexene pyrolyzes at 873 K. When below 1273 K, the major reaction paths are those that produce C₃H₄, and above 1273 K, the major reaction paths are those that produce C₃H₃ from the viewpoint of thermodynamics. From the viewpoint of kinetics, the major product is C₃H₃, it results from the pyrolysis reaction of 1-hexene cracking bond C₃–C₄ and generating C₃H₅ and C₃H₇ with the activation energy ΔE₀^≠θ=296.32 kJ/mol. Kinetic results also show that product C₃H₄ accompany simultaneously, which is the side reaction starting from the pyrolysis of 1-hexene forming C₄H₇ and C₂H₅ with the activation energy of 356.73 kJ/mol. When reaching 1473 K, the rate constant of the rate-determining steps of these two reaction paths do not show much difference, which means both the reaction paths exist in the pyrolysis process at the high temperature. The above results are basically in accordance with mass spectrum analysis and far more specific.     

裂解汽油中噻吩硫在Co-Mo/Al2O3上的催化加氢宏观动力学

采用绝热管式固定床积分反应器，在2.5MPa~3.9MPa、513K~655K、氢/裂解汽油摩尔比1.8~3.5和裂解汽油中噻吩、单甲基噻吩和双甲基噻吩质量分数为838×10－6、137×10－6~723×10－6和192×10－6~723×10－6下，对Co-Mo/Al2O3催化剂上裂解汽油催化加氢脱硫的宏观动力学进行了研究。以Powell优化法和Merson迭代法对动力学实验数据进行非线性参数估值，建立了良好吻合实验数据的、裂解汽油催化加氢脱硫的幂函数型宏观动力学模型。噻吩、单甲基噻吩和双甲基噻吩的反应级数分别为0.721、0.735和0.87，对应的加氢反应宏观活化能依次为70.0kJ·mol－1、67.9kJ·mol－1和59.9kJ·mol－1。各噻吩基硫的转化率均随反应压力的提高而增加，3.5MPa以上时，增加的趋势减缓；反应温度的提高有利于噻吩基硫转化率的增加；593K以上时，各硫化物的转化率随温度的增加呈现线性增加的趋势。     

CuCl2催化（2-甲基辛烷-2，3-二烯-4-基）磷酸乙酯氯代环化反应机理理论研究

采用密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法对CuCl2催化的（2-甲基辛烷-2,3-二烯-4-基）磷酸乙酯氯代环化反应机理进行了理论研究．在6-31＋G（d）基组水平上对反应机理中所有反应物、过渡态、中间体和产物进行了优化,通过能量和振动频率分析以及IRC计算证实了中间体和过渡态的合理性．在相同基组水平上应用自然键轨道（NBO）理论和分子中的原子（AIM）理论分析了复合物的成键特征和轨道间相互作用．反应物R和催化剂CuCl2可通过IA和IB两条可行反应通道生成中间体IM9,控制步骤活化能分别是129．61和142．10kJ／m01．中间体IM9到产物P也有两条反应路径PA和PB,控制步骤活化能分别是179．55和9．83kJ／m01．整个反应机理中IA—PB和IB—PB反应通道可能同时发生,反应控制步骤活化能最低反应通道为IA→PB．     

Catalytic transformation of methane over in-loaded ZSM-5 zeolite in the presence of ethene

Methane is shown to react with ethene over In-loaded ZSM-5 to higher hydrocarbons such as propene and toluene at around 673 K. Such methane conversion is not catalyzed by proton-exchanged ZSM-5 (H-ZSM-5) under the same conditions, only C2H4 being converted to higher hydrocarbons. By using 13C-labeled methane (13CH4) as a reactant, the reaction paths for the formation of propene, benzene and toluene were examined. 13C-labeled propene (13CC2H6) is formed by the reaction of 13CH4 with C2H4. The lack of 13C-labeled benzene revealed that propene is not transformed to benzene, which instead originates entirely from C2H4. The 13C atom is inserted both into the methyl group and benzene ring in the toluene formed. This indicates that toluene is formed by two reaction paths; the reaction of 13CC2H6 with butenes formed by the dimerization of C2H4 and the reaction of benzene with 13CH4. The existence of the latter path was proved by the direct reaction of 13CH4 with benzene. The reaction of methane with benzene was also carried out in a continuous flow system over In-loaded ZSM-5. The reaction afforded 7.6% and 0.9% yields of toluene and xylenes, respectively, at 623 K.     

L-亮氨酸与醋酸铜固相配位反应的热化学研究

L-亮氨酸与醋酸铜固相配位反应的热化学研究     

室温离子液体EMIES的标准生成焓

在(298.15 ±0.01) K下用转动弹热量计测定了离子液体硫酸乙酯-1-甲基-3-乙基咪唑(EMIES)及合成它的原料1-甲基咪唑的恒容燃烧热,通过计算得到它们的标准燃烧焓 分别为(－2671±2) 和(－286.3±0.5) kJ·mol－1;标准生成焓 分别为(－3060±3) kJ·mol－1和(－2145±4) kJ·mol－1.结合文献上硫酸二乙酯的标准生成焓数据,得到了合成离子液体EMIES的反应热(－102.3±1.0) kJ·mol－1,与合成实验中观察到的强烈放热现象是一致的.根据离子液体EMIES的热容数据,计算了不同温度下EMIES的标准生成焓.     

纤维素热解形成左旋葡聚糖机理的理论研究

采用密度泛函理论UB3LYP/6-31G(d)方法,对模型化合物纤维二糖热解反应机理进行了量子化学理论计算研究。设计了三种可能的热解反应途径,对各种反应的反应物、产物、中间体和过渡态的结构进行了能量梯度全优化,计算了不同温度下热解反应的标准热力学和动力学参数。计算结果表明,糖苷键均裂而形成两个自由基中间体IM₁a和IM₁b,吸收热量为321.26kJ/mol,中间体IM₁a经过渡态TS₁a进一步形成左旋葡聚糖P₁,反应势垒为202.72kJ/mol;与分步反应相比,纤维二糖经过渡态TS₂协同反应直接形成左旋葡聚糖P₁和吡喃葡萄糖P₂的反应势垒低于分步反应的总势垒,其反应势垒为377.54kJ/mol;H⁺的加入有利于糖苷键的断裂,断裂形成的中间体IM₃很难进一步反应形成左旋葡聚糖。     

室温固相反应制备纳米四水磷酸锌的热化学研究

Nanocrystalline zinc phosphate tetrahydrate was synthesized by solid-state reaction at ambient temperature using Na3PO4·12H2O and ZnSO4·7H2O as regents. The enthalpy of reaction and the standard enthalpy of formation of zinc phosphate tetrahydrate were studied by microcalorimeter. According to Hess s law, a new thermochemical cycle was designed. The dissolution enthalpies of reactant (△H1) and product (△H2) were performed by a RD496 microcalorimeter at 298.15 K using aqueous solution of hydrochloric acid (4mol/L) as a calorimetric solvent. Ultraviolet spectrum, conductivity and refractive index were measured respectively. The results show as follows: △H1=(-47.180±0.084) kJ/mol, △H2=(-7.617±0.096 )kJ/mol. The ultraviolet spectra of the above solution are the same. Conductivity values after 500 times diluted are 2180 and 2181μs/cm respectively. Refractive indexes are 1.3679 and 1.3678 respectively. The standard enthalpy value of the reaction was calculated: △rHm=-39.530 kJ/mol. The standard enthalpy of formation for zinc phosphate tetrahydrate are recommended -4354.004 kJ/mol.