基于机器学习模型的制冷剂燃爆特性预测

本文以常见可燃工质为对象,基于Gaussian 16W的M06-2X/6–311+G(d, p)优化计算,得出工质分子结构在微观模型下的分子描述符数据。同时采用多元线性回归(MLR)、随机森林(RF)、人工神经网络(ANN)三种不同的机器学习方法,将微观数据与宏观实验数据关联起来,从而预测这些工质的最小点火能,总体R2分别达到了0.853、0.782和0.906,表明预测有着良好的准确度和鲁棒性,该预测结果可以为新工质的实用性和安全性提供理论依据。     

金属卟啉在石油加氢脱硫催化剂表面吸附机理的ESR研究

本文用ESR方法研究了金属卟啉在石油加氢脱硫催化剂表面的吸附机理。金属卟啉的模型化合物是VO-TPP,加氢脱硫催化剂是Co-Mo-Al₂O₃体系。VO-TPP在催化剂表面吸附时,由于中心VO²⁺离子相对于表面有两种不同取向,从而可能发生两种不同模式的吸附:中心1吸附和中心2吸附。一般情况下由于催化剂表面化学吸附了供电基团H₂O、OH^-等,只可能发生中心1吸附。催化剂经高温灼烧后,脱除了表面吸附的供电基团,隔绝空气吸附VO-TPP,这时会出现中心2吸附。中心2吸附中卟啉分子与表面的作用比中心1吸附中卟啉分子与表面的作用强。样品暴露空气后,中心2吸附会逐渐转化为中心1吸附。     

基于遗传编程的吸附床传热状态预测

脱硝吸附塔是烟气处理系统中的重要环节。塔内的热交换受到多方因素的非线性影响,给准确快速的评估吸附剂换热状态带来巨大挑战。为解决此问题,使用数值模拟与均一介质方法,对一种插管式吸附塔换热进行了模拟与多元遗传编程回归,获得了白盒表达式并验证模型准确性。分析了因变量、遗传编程参数等设定对回归的影响。最终结果表明使用遗传编程的回归效果优异,在工业生产与探究变量物理关系中,具有强大的应用潜力。     

杂质对担载式催化剂化学吸附的影响

本文采用化学吸附的格林函数理论和复能量积分方法研究H在担载式催化剂ZnO/Ni上的化学吸附,使用由s轨道和p轨道交迭排列的有限原子链和由d轨道组成的半无限原子链,以描述半导体ZnO和金属Ni构成的复合衬底,用Koster-Slater模型来表示杂质原子,分别研究了化学吸附能随ZnO层厚度的变化和化学吸附能与掺杂的关系,结果表明:1)H的化学吸附能随ZnO层数的增加而单调地减小;2)在Ni中掺入杂质Cu和Pt会削弱H的化学吸附,而掺入Co和W将加强H的吸附;3)Ni中的杂质位于界面附近时对化学吸附能的影响最 关键词：     

碳化硅表面氢气吸附机理研究

在CVD沉积SiC过程中,载气体H2与沉积SiC基体表面的反应影响沉积速率和沉积产物品质,因此研究这些微观反应机理具有十分重要的科学意义和工程价值。本文基于第一性原理研究了H2在3C-SiC(111)（硅原子暴露面）和3C-SiC(-1-1-1)（碳原子暴露面）面的吸附位置、吸附能、电子结构和覆盖率等吸附情况。发现H2倾向于吸附在3C-SiC(111)面,H原子的最稳定吸附位为OT位（顶位）且属于化学吸附。H2在吸附时会自发解离为两个H原子,以双顶位形式吸附在两个相邻的Si原子上。该过程中基体表面Si原子的电子向H偏移,此时两者的主要相互作用源于Si原子的p轨道和H的s轨道的重叠杂化。通过计算氢气在表面的覆盖率,发现吸附能随着覆盖率的增大而增大,在低H覆盖率(θH≤4/9 ML)下,H原子之间存在着较强的吸引力,随着H覆盖率的增加(θH＞4/9 ML),H原子之间排斥力逐渐增大,吸附能增加趋缓,整体结构更加稳定。     

三氧化钨表面氢吸附机理的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,在广义梯度近似下,研究了立方WO_3,WO_3(001)表面结构及其氢吸附机理.计算结果表明立方晶体WO_3理论带隙宽度为0.587 eV.WO_3(001)表面有WO终止(001)表面和O终止(001)表面两种结构,表面结构优化后W—O键长和W—O—W键角改变,从而实现表面弛豫;WO终止(001)表面和O终止(001)表面分别呈现n型半导体特征和p型半导体特征.分别计算了H原子吸附在WO终止(001)表面和O终止(001)表面的H—O_(2c)—H,H—O_(2c)…H—O_(2c),H—O_(1c)—H和H—O_(1c)…H—O_(1c)四种吸附构型,其中H—O_(1c)—H吸附构型的吸附能最小,H—O键最短,H失去电子数最多,分别为-3.684 eV,0.0968 nm和0.55e,此吸附构型最稳定.分析其吸附前后的态密度,带隙从吸附前的0.624 eV增加到1.004 eV,价带宽度基本不变.H的1s轨道电子与O的2p,2s轨道电子相互作用,在-8和-20 eV附近各形成了一个较强的孤立电子峰,两个H原子分别与一个O_(1c)原子形成化学键,最终吸附反应生成了一个H_2O分子,同时产生了一个表面氧空位.     

MoSi_2(001)表面的氧吸附行为

运用第一原理密度泛函理论方法,首先计算了MoSi_2各清洁表面的表面能,(001)Si-|-Si断面具有较低的表面能,是MoSi_2最可能的解理面;通过生成能及键布居分析研究了单氧原子、双氧原子及氧分子在(001)Si-|-Si断面的吸附行为,发现单氧原子在空位处吸附最稳定,此时O极易与Si结合,得到的Si-O-Si键长及键角与SiO_2的非常接近,表明低浓度下O极易与表面的Si结合生成SiO_2;双氧原子发生空位+顶位吸附时O原子除与Si有强作用外,可与Mo有一定相互作用;氧分子以平行的方式接近空位最有利于吸附,此时氧分子最易分解为氧原子,发生氧原子在空位的吸附.     

机器学习辅助高性能化学信息数据库促进金属有机框架材料基气体吸附材料筛选

基于数据库化学结构搜索和机器学习快速筛选特定功能材料是近年的研究热点. 本文建立了基于MYSQL的高性能化学结构数据库,即MYDB. 数据库利用新的检索算法收集和存储了超过16万个金属有机框架材料,可以实现了高效检索和推荐. 测试结果显示MYDB能够在百万数量级的材料中实现快速高效的关键词搜索,并对相似结构提供实时推荐. 结合机器学习方法和材料数据库,训练了气体吸附模型,以确定一定热力学条件下金属有机框架材料对氩气和氢气的吸附能力. 结合MYDB数据库和机器学习算法训练出的模型能够支持大规模、低成本且方便快捷的结构筛选,从而推进计算材料研究领域中特定功能材料的发现.     

合金效应加强水分子在PtRun团簇上的吸附作用

利用第一性原理计算方法,研究合金效应对PtRu_n-1（n=2-14）和H₂O-PtRu_n-1（n=2-14）体系的几何构型、稳定性及吸附水特性的影响.结果表明：铂原子替代钌原子的能量较低,容易与钌团簇形成合金,铂原子喜欢占据配位数较低位置.相对于纯钌团簇,合金效应很大程度上提高了水分子在PtRu_n团簇上的吸附能.考虑范德瓦尔斯力后,水分子在PtRu₇上的吸附能增大,分解势垒降低,水分子可以在PtRu₇上分解.铂钌合金更适合做分解水制取氢气的催化剂.     

YK-1活性炭平衡储氢特性分析

文中基于氢在椰壳活性炭YK-1上的平衡吸附数据,以探寻氢在碳基材料上适宜存储条件为目的,研究吸附氢分子间相互作用能随储存系统温度、压力、表面遮盖率的变化规律。首先,依据容积法的原理,在温度区间113K—293K、压力范围0—13MPa测试氢在YK-1椰壳活性炭上的吸附等温线。其次,应用格子理论推导通用吸附等温方程,通过等温方程的线性标绘确定氢分子在吸附表面的最大浓度,并由氢分子在活性炭典型吸附空间内受到的壁面作用势函数迭代求解氢分子受到的壁面作用势,进而获得与各吸附平衡态对应的氢分子间相互作用能。最后,根据氢分子间作用能随温度、表面遮盖率等的变化关系,分析氢分子在此活性炭上吸附的特点。     

Adsorption of molecular gases on porous materials in the SAFT-VR approximation

A simple molecular thermodynamic approach is applied to the study of the adsorption of gases of chain molecules on solid surfaces. We use a model based on the Statistical Associating Fluid Theory for Variable Range (SAFT-VR) potentials [A. Gil-Villegas, A. Galindo, P.J. Whitehead, S.J. Mills, G. Jackson, A.N. Burgess, J. Chem. Phys. 106 (1997) 4168] that we extend by including quasi-two-dimensional approximation to describe the adsorption properties of these types of real gas [A. Martínez, M. Castro, C. McCabe, A. Gil-Villegas, J. Chem. Phys. 126 (2007) 074707]. The model is applied to ethane, ethylene, propane, and carbon dioxide adsorbed on activated carbon and silica gel, which are porous media of significant industrial interest. We show that the adsorption isotherms obtained by means of the present SAFT-VR modeling are in fair agreement with the experimental results provided in the literature.     

原位漫反射FTIR研究Fe改性的Cu-Mn/ZrO_2催化剂上CO的吸附行为

利用原位漫反射傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术,研究了Fe改性的Cu-Mn/ZrO_2催化剂的CO吸附行为。通过测定单组元及其不同组合催化剂的CO吸附以及催化剂的CO-TPD-IR特征、不同温度CO吸附的红外光谱,研究了Fe助剂对催化剂上CO吸附行为的影响,发现Fe通过提高铜的分散度,改变铜的化学环境,影响催化剂上CO线式吸附的特征,而且形成CO桥式吸附中心,从而提供了低碳醇合成的催化剂表面,并探讨了催化剂上CO吸附形式变化的规律。     

改性膨润土吸附染料废水的研究进展

综述了近几年来国内利用改性膨润土吸附处理染料废水的某些进展,探讨了改性方法、pH值、温度、吸附时间、膨润土投加量和共存离子等因素对膨润土吸附染料的影响。展望了改性膨润土吸附染料的发展趋势。     

原位漫反射FTIR研究Fe改性的Cu-Mn/ZrO2催化剂上CO的吸附行为

利用原位漫反射傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术，研究了Fe改性的Cu—Mn／ZrO2催化剂的CO吸附行为。通过测定单组元及其不同组合催化剂的CO吸附以及催化剂的CO-TPD-IR特征、不同温度CO吸附的红外光谱，研究了Fe助剂对催化剂上CO吸附行为的影响，发现Fe通过提高铜的分散度，改变铜的化学环境，影响催化剂上CO线式吸附的特征，而且形成CO桥式吸附中心，从而提供了低碳醇合成的催化剂表面，并探讨了催化剂上CO吸附形式变化的规律。     

Adsorption of methanol on Ni3Al(1 1 1) and NiAl(1 1 0): A high resolution PES study

The adsorption of methanol on Ni₃Al(1 1 1) and NiAl(1 1 0) has been studied using high resolution photoemission spectroscopy (HR-PES) and density functional theory (DFT). Both methanol and methoxy are formed on these surfaces after the initial methanol exposure at low temperatures. Heating to 200 K leads to further formation of methoxy. On NiAl(1 1 0) two different methoxy species are observed where the first is formed upon methanol adsorption, and the other results from methanol decomposition during heating. The DFT calculations show that methanol and methoxy interacts with the Al atoms on both surfaces. Methanol is found to bond through the oxygen atom to the Al on-top site on Ni₃Al(1 1 1) and NiAl(1 1 0) with the C–O axis tilted with respect to the surface normal. On Ni₃Al(1 1 1) methoxy is situated in a 2Ni+Al hollow site, whereas on NiAl(1 1 0) the Al–Al bridge site is preferred.     

从单分子到凝聚相水体系的理论描述：势能面和分子动力学最新进展

本文回顾了近十年来水体系的势能面与分子动力学理论研究的最新进展,包括水分子参与的气相反应,固体表面上的吸附与解离动力学,以及从团簇到凝聚相水的结构、振动光谱与统计力学模拟. 近年来再次发展起来的机器学习技术,例如结合置换不变多项式的神经网络,或结合基本不变量的神经网络,已被成熟应用于气相与固体表面体系的高精度势能面构造中. 对于团簇甚至凝聚相水体系,原子中心神经网络方法或基于核的高斯过程方法应用更为广泛. 此外,在多体展开框架下,在气相体系中发展起来的的方法也组成了高维度体系势函数构造的高精度方案. 当前凝聚相水体系面临的主要问题是高精度从头算数据集的积累,兼顾计算精度与效率的双杂化密度泛函是一种可能的解决方案. 在动力学理论方面,无论是化学反应截面计算还是振动光谱模拟,往往需要合理描述水分子中氢原子的量子效应,才能得到较为可靠的理论计算结果. 量子波包动力学方法已经在气相反应机理研究方面有深入的应用,也在包含数个水分子的团簇振动分析中有初步应用. 基于路径积分的分子动力学方法正在较大水团簇以及凝聚相水的结构与谱学模拟方面发挥重要作用.     

Adsorption of methanol and methoxy on NiAl(1 1 0) and Ni3Al(1 1 1): A DFT study

The adsorption of methanol and methoxy on NiAl(1 1 0) and Ni₃Al(1 1 1) has been investigated using density functional theory (DFT). Optimised adsorption geometries and core level shifts are presented. On both surfaces we find that methanol binds to the Al on-top site via its oxygen atom and with the C–O axis tilted away from the surface normal. Methoxy also shows a preference for Al-dominated sites. On NiAl(1 1 0), we predict that methoxy adsorbs with its oxygen atom in the Al–Al bridge site, while it is determined to be adsorbed with its oxygen atom in a 2Ni + Al hollow site on Ni₃Al(1 1 1), closer to Al than Ni. Surface and adsorbate induced binding energy shifts in the Al 2p states are calculated and found to be in good agreement with experimental high resolution photoelectron spectroscopy results.