基于量子化學(xué)計算的HCN-NH2反應(yīng)機理研究.pdf

1、煤是我國的主要一次能源,其燃燒熱解過程中所釋放出的氮氧化物(NOx)對人類健康和自然環(huán)境造成了嚴重危害。NOx減排問題是近年來國際上的研究熱點,但是過去的研究大多都停留在實驗層面,對微觀反應(yīng)過程研究較少,對機理認識不夠深入。
　　量子化學(xué)方法是近年來研究理論化學(xué)的重要手段。通過量化計算,可以從分子層面深入了解NOx的反應(yīng)機理和生成路徑,從而為NOx的減排控制奠定良好的理論基礎(chǔ)。
　　本文首先綜述了國內(nèi)外對NOx生成機理研究的

2、現(xiàn)狀,對量子化學(xué)方法背景進行了介紹。對所用到的基本方程、密度泛函理論、振動頻率的計算以及內(nèi)稟坐標反應(yīng)坐標理論進行了概述,并且將不同方法和基組計算的結(jié)果與實驗值進行比較,選擇合適本文反應(yīng)的最佳方法。
　　本文采用Gaussian和gview軟件,針對HCN和NH2與O和OH自由基的反應(yīng),利用TS和IRC等方法對反應(yīng)的過渡態(tài)和中間體進行研究和優(yōu)化,運用密度泛函法、MP2微擾理論等方法進行頻率和單點能的計算及修正;通過研究發(fā)現(xiàn):O有三種

3、方式進攻HCN,主要可能產(chǎn)物為NH和CO;OH有兩種方式進攻HCN,主要可能生成物為NH2和CO;而整個過程有多個反應(yīng)通道,中間產(chǎn)物之間存在相互轉(zhuǎn)化,反應(yīng)通道有競爭和交叉。O與NH2有兩種結(jié)合方式,反應(yīng)最主要產(chǎn)物是H2和NO,計算結(jié)果表明耦合簇基組計算值與實驗值更加吻合;進一步計算上述反應(yīng)的生成物和產(chǎn)物的焓、熵和吉布斯自由能、反應(yīng)速率,發(fā)現(xiàn)lnk與1/T成良好的線性關(guān)系,在200K~2000K的范圍內(nèi),隨著溫度的升高,反應(yīng)速率逐漸增大。