一、由对峙反应簇组合的平行反应动力学研究(论文文献综述)
孙佳楠[1](2021)在《东营凹陷页岩可动油评价及留烃机理》文中研究说明为了研究东营凹陷页岩中可动油情况以及页岩油生烃过程中形成的页岩油与烃源岩两者之间存在的关系,对东营凹陷沙三下段和沙四上段烃源岩进行了热解实验和留烃实验。分析了干酪根热解产物的组成,对产物进行了动力学软件模拟,结合东营凹陷实际的埋藏史和受热史,得到了东营凹陷沙三下段和沙四上段生烃史和留烃史。对东营凹陷烃源岩进行了无机矿物研究,研究了无机矿物对页岩油的滞留能力。结合东营凹陷生留烃史、烃源岩的基础地球化学和储层的基本参数信息,对东营凹陷页岩油的可动量进行了评价,并得到了页岩油可动量的评价模型。对生烃过后的残余干酪根进行了红外光谱实验,初步探讨了干酪根在生烃过程中,干酪根分子的结构变化。干酪根热解实验产物分析结果表明,对于比较王57和王161干酪根,总烃的产率都是随着热解温度的升高呈现先升高后下降的趋势,C1-C5气体的产率随着热解温度的升高而升高,C6-C14轻烃和C14+重烃的产率随着热解温度的升高,呈先升高后降低的趋势,这是因为,随着热解温度的升高,干酪根生成的重质组分分解形成轻质组分,导致气态烃和产率不断升高,C6-C14轻烃先升高后下降,并且产率拐点出现的重质烃晚。通过生烃动力学对王57和王161两个干酪根进行研究,研究表明,王57烃源岩现在正进入主要的生烃阶段,而王161烃源岩已经进入生烃后期。对王57和王161干酪根进行留烃实验,根据干酪根的溶解度参数范围,我们用五种不同溶剂溶解度参数在7-13(cal/cm3)0.5范围内来进行溶胀实验,得到溶胀曲线,用来模拟不同成熟度下页岩油在残余干酪根中的滞留量。实验结果表明:干酪根对有机溶剂的吸附能力会随着成熟度的增加而降低,并且吸附量会逐渐平衡,不会降低为0。这是由于随着干酪根热演化程度的增加,干酪根的结构也会趋渐于稳定,一部分页岩油很难从干酪根中排出。用樊页1井原油配制五种不同浓度的原油样品进行无机矿物的表面吸附实验,分别得到了粘土矿物、石英/长石、方解石矿物的最大吸附原油能力。结果表明:粘土矿物、石英/长石、方解石矿物的最大吸附原油量分别为18 mg/g、3 mg/g和1.8 mg/g。统计得到了东营凹陷沙三下段和沙四上段的总有机碳和矿物含量。通过公式计算得到了烃源岩中无机矿物表面吸附原油的质量。尽管在页岩油评价中不经常使用抽提氯仿沥青“A”作为评价指标,但是,抽提氯仿沥青“A”无论是在成分组成还是在化学性质上,与页岩油都更为接近。基于孔隙度、气油比、岩石吸附量和油层参数随着成熟度的变化情况,结合生留烃动力学,建立了页岩油可动量模型。这有助于确定潜在的页岩油层、评价可动量的页岩油资源。该模型显示,东营凹陷高质量的页岩油资源的成熟度范围0.7-1.0%Ro之间:成熟度小于0.7%Ro时,有少量运移来的油;成熟度大于1.0%Ro,从烃源岩中排出的原油量增加,但可能进入常规储层中。通过对残余干酪根的红外光谱实验结果分析表明,干酪根分子在生烃过程中,分子中脂肪族化合物的含量逐渐减少,芳化程度逐渐增高,干酪根分子的缩聚程度逐渐增大,含氧官能团含量减少。在没有过油窗前,干酪根的生烃潜力会随着干酪根的成熟度增加而升高,过油窗之后,干酪根虽然有生烃潜力,但生烃潜力会大大降低;生烃过程中,干酪根的热演化程度也逐渐增加。
杨梦[2](2021)在《PODE3/DME混合燃料机理简化及对发动机燃烧过程和排放生成的影响》文中进行了进一步梳理近年来,世界工业化进程加速,化石燃料的不断消耗导致的能源短缺和环境污染问题日趋严重,人们对内燃机替代燃料的需求越来越迫切。PODE3(聚甲氧基二甲醚)和DME(二甲醚)以其制作简单、价格低廉、储存方便等特点受到了广泛的欢迎,更为重要的是,PODE3和DME具有较高的十六烷值,其次,其较高的含氧量,能有效的减少Soot的排放,是柴油的理想替代燃料,两者的有效结合对内燃机节能减排具有重要的现实意义。但是,PODE3/DME的燃烧反应机理对于3D数值模拟而言还不够简洁,且PODE3、DME作为柴油的新型替代燃料目前还没有较为完善的研究,因此,本文的工作旨在开发出一个小型而准确的PODE3/DME反应机理,并对所构建的简化机理进行验证分析,此外,使用此机理做柴油机的缸内验证,研究Soot和NOX等污染物的生成和排放问题。本文以PODE3和DME作为替代燃料,构建了PODE3/DME混合燃料化学动力学简化模型。首先,将PODE3和DME的详细机理进行合并得到PODE3/DME混合燃料的详细机理,使用DRGEP、敏感性分析法和同分异构聚合法对该详细机理进行简化,最终得到仅包含65个组分和308个反应方程的简化机理。经过对主要反应路径的分析,可以发现PODE3/DME的氧化反应过程中不会生成碳碳双键(C=C),由此可以知该燃料可以有效降低Soot的排放。基于实验数据和其他简化结果的数据对该简化机理的PODE3和DME在闭式均质反应器和JSR中进行验证,验证了PODE3在压力为1.0MPa和1.5MPa,当量比为0.5,1.0和1.5、DME在压力为11bar和25bar,当量比为0.5,1.0和2.0时的点火延迟时间和层流火焰速度,结果表明,简化后的机理验证良好,可以很好的替代详细机理。最后,通过Converge在柴油机的缸内验证,验证了发动机转速为1600r/min和2000r/min,当量比为0.1,0.18和0.28时的缸压和放热率,结果表明模拟值与实验值吻合良好,由此可以验证该简化机理的可靠性,为混合燃料在缸内燃烧的计算流体动力学数值仿真工作奠定了基础。最后,通过研究EGR率对三种不同燃料混合比下的燃烧和排放特性的影响,进一步减少污染物的排放。通过对比可以看出,随着EGR率的升高,Soot和CO的排放量增大,NOX的排放量减少。通过加入EGR,不仅提高燃料的利用率,也降低了NOX的排放量,对节能减排有重要的实际意义。
高婉莹[3](2020)在《甲醇/PODE双燃料化学反应机理模型研究》文中研究说明随着我国庞大的汽车保有量带来的石油供需矛盾以及汽车尾气排放造成的大气污染问题日益凸显,煤基代用燃料的发展和新型燃烧技术的开发已成为近年来的研究热点。高辛烷值的甲醇与高十六烷值的聚甲氧基二甲醚(Polyoxymethylene dimethyl ethers,PODE)都属于高含氧量的煤基燃料,两者有效的组合燃烧对内燃机节能减排具有重要现实意义。目前,关于甲醇/PODE双燃料化学动力学机理模型的研究尚未涉及。因此,本文基于解耦思想构建了甲醇/PODE双燃料化学动力学简化模型,并对构建的机理进行优化和验证分析。本文以甲醇和PODE3作为表征燃料,构建了甲醇/PODE双燃料化学动力学简化模型。首先,基于反应路径分析,联合直接关系图法、敏感性分析法等机理简化方法对详细的PODE3反应机理进行了简化,得到PODE3综合燃烧简化反应模型(71/316);其次,以甲醇详细反应机理和从PODE3简化反应机理中提取的小分子反应共同作为双燃料机理的核心部分;最后,将双燃料核心机理与PODE3简化子机理、氮氧化物(Nitrogen oxides,NOx)生成机理和多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)生成机理耦合获得甲醇/PODE双燃料简化反应机理(101/473)。同时,分别对甲醇、PODE3在低温和高温下的反应路径进行了梳理。加氧反应是甲醇和PODE3在低温下消耗的主导因素,而高温下燃料的消耗主要依赖于活性自由基的进攻及燃料的热解;此外,发现PODE在燃烧过程中不存在由C-C构成的烯烃的生成路径,揭示了PODE能有效降低柴油机碳烟排放的内在机制。基于基础反应器实验数据以及滞燃期、火焰速度敏感性评价体系,通过调整若干关键反应的速率参数对甲醇/PODE双燃料化学动力学简化机理进行了优化。使用CHEMKIN-PRO软件的不同反应器模型对双燃料机理的滞燃期、层流火焰速度、关键组分浓度及均质充量压燃(Homogeneous charge compression ignition,HCCI)燃烧参数进行了计算和验证。结果表明,相比于优化前,优化后的甲醇/PODE双燃料简化反应机理对当量比为0.5~1.5、压力为1.0~1.5MPa时PODE3在快速压缩机中的滞燃期、标准大气压下PODE3预混层流火焰中重要物质的浓度及层流火焰传播速度的预测准确性得到提高;同时,甲醇在激波管中的滞燃期、流反应器中的氧化进程和层流燃烧速度也被较好的再现;最后,不同燃料当量比下PODE3的HCCI燃烧缸压和放热率的计算结果与实验数据吻合较好,进一步验证了该双燃料简化机理具有较高的可靠性,为双燃料缸内燃烧的计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)数值仿真工作奠定了基础。
赫倚风[4](2020)在《基于负载型贵金属催化剂的生物油加氢精制及反应机理研究》文中研究指明快速热裂解制取生物油技术是将生物质原料能源化利用转化为液体燃料的可再生能源技术,目前其存在的主要问题是生物油含氧量高、热值低,在实际应用中严重受限。因此,开展生物油加氢精制及加氢脱氧反应机理研究对改善生物油品质、促进生物质热裂解制油技术的推广具有重要的理论及实践意义。本论文的研究主要针对生物质快速热裂解生物油的含氧量高问题,围绕降低生物油含氧量提升其品质的目的,开展了基于高效催化剂的生物油及其模化物的加氢脱氧和生物质加氢热解的研究。取得的主要研究成果如下:(1)设计制造了一种间歇式固定床加氢脱氧装置,并制备了一种高效稳定且重复再生能力强的负载型贵金属催化剂。本研究针对生物油加氢脱氧的技术特点,对装置的构造、工艺流程和装置的试验操作方法进行了研究和确立。通过独特设计的进样管路、取样管路及可拆卸的固定式催化篮,在保证实现加氢脱氧可以有效进行的前提下,实现其催化机理研究所需要的精细化控制、便捷操作及稳定性要求。催化剂的制备选取性质稳定且具有一定催化活性的氧化锆(ZrO2)为载体,采用等体积浸渍法得到的负载型贵金属Rh/ZrO2催化剂的金属负载率为0.5 wt%。Rh/ZrO2催化剂的理化特性表征和循环再生实验结果表明,Rh/ZrO2催化剂对生物油模化物的加氢脱氧具有良好的催化作用,设定条件下愈创木酚的转化率最高可以达到100%。在第5次重复使用时,Rh/ZrO2催化剂产生了一定程度的失活,但对反应物的转化率仍能达到50.3%。失活催化剂可以通过积碳脱除和氢气再还原实现再生,再生处理后的失活Rh/ZrO2催化剂对反应物的转化率可以恢复到92.4%。为了进一步验证该负载型贵金属催化剂的加氢脱氧性能,研究选择具有工业化意义的大型热裂解装置所产的生物油为原料,在自行设计的间歇式固定床加氢脱氧反应器上,以实验室制备的负载型贵金属Rh/ZrO2和商业Rh/Al2O3和Pd/Al2O3为催化剂,开展了生物油的加氢脱氧研究。结果表明,单从产物收率的分布上看,Rh/ZrO2催化剂具有最优催化效果。三种催化剂作用下的生物油加氢脱氧得到底层重油的含氧量相比于生物油原油分别降低了41.3%、39.4%和37.1%,相应的O/C比均接近烟煤,而H/C比则优于烟煤。各催化实验组均实现了一定程度的脱氧,其中,300℃下Rh/ZrO2催化条件下生物油的脱氧程度最高,为58.49%。因此,与金属负载率为5 wt%的商业催化剂Rh/Al2O3和Pd/Al2O3相比,实验室制备的Rh/ZrO2催化剂在加氢脱氧所得到的产物油的组分组成和特性方面虽只有略微优势,但其0.5 wt%的金属负载率要远低于商业催化剂。就造价略高的贵金属类催化剂而言,本研究制备的低金属负载率的Rh/ZrO2催化剂具有明显的优势。(2)以负载型贵金属Rh/ZrO2为加氢脱氧催化剂,开展了不同反应条件下的生物油典型模化物愈创木酚的加氢脱氧研究,确定了较优的反应条件,并推断出其相应的催化加氢脱氧路径。在间歇式固定床加氢脱氧反应器中,在温度为150℃~350℃和压力为3~7 MPa(H2)范围内,研究了反应温度、初始压力、反应物初始浓度和反应时间等对愈创木酚转化率、加氢脱氧产物变化以及含氧中间产物的形成的影响。Rh/ZrO2催化剂对在正十二烷烃溶剂中的5 wt%的愈创木酚的转化率最高达到100%,并可实现愈创木酚的完全脱氧生成环己烷。反应温度在加氢脱氧各工艺条件中起决定性作用,温度差异可以显着影响加氢脱氧程度。Rh/ZrO2催化剂在150~250℃的低温条件下具有良好的苯环加氢性能,而只有在较高的温度(≥250℃)下才具有脱氧性能。愈创木酚加氢脱氧的较佳工艺条件为Rh/ZrO2催化剂在300℃和7 MPa下反应180 min,其无氧产物环己烷的选择性达到最高,为87.7 mol%。研究进一步推导出生物油模化物愈创木酚在Rh/ZrO2的催化作用下的加氢脱氧反应路径,该路径包括三个主要步骤:“愈创木酚→1-甲基-1,2-环己二醇→环己酮和环己醇→环己烷等完全脱氧的化合物”。并在生物油模化物的研究结果上进一步拓展,提出了木质素衍生生物油加氢脱氧的两种典型反应路径。(3)开展了Rh/ZrO2催化作用下生物油模化物的加氢脱氧反应动力学研究,建立完善了基于模化物的生物油加氢脱氧的动力学分析和参数求解方法。本研究基于愈创木酚加氢脱氧的实验结果和反应路径分析,提出了Rh/ZrO2催化愈创木酚加氢脱氧各反应步骤的速率方程和动力学模型,并在MATLAB运行环境中选择模式搜索法优化求解动力学参数。反应动力学分析的结果表明,四个温度梯度(150℃、250℃、300℃和350℃)下的加氢脱氧反应动力学符合准一级动力学模型。使用模式搜索法优化动力学参数后的曲线拟合较好,主要产物变化的曲线拟合的R2值均≥0.97。在150℃的低温下,动力学限速步骤是苯环的加氢饱和,而在较高温度(≥300℃)时,动力学限速步骤则是含氧官能团的完全脱氧产生环己烷的反应。即在Rh/ZrO2催化作用下,愈创木酚的初步苯环加氢反应非常容易发生,低温时即能快速进行;而深度的脱氧反应则需要较高的反应温度。模型拟合的结果很好地解释了Rh/ZrO2催化愈创木酚加氢脱氧反应的前期实验结果,并进一步佐证了Rh/ZrO2催化剂促进愈创木酚先苯环加氢后“—C-OCH3”和“—C-OH”键断裂从而脱除氧元素的反应机理推断,有助于进一步了解Rh/ZrO2的催化加氢脱氧的作用机制,为实现加氢脱氧工艺条件优化和高选择性的生物油加氢脱氧催化剂设计提供理论参考。(4)开展了负载型贵金属Rh/ZrO2催化剂在杨木木屑和稻壳的加氢热解中的催化效果和作用机理研究,以期实现在热裂解阶段同步加氢精制的目的。研究验证了该催化剂在降低热解产物含氧量方面的应用潜力,并通过加氢热解产物的量子化学计算进行了催化加氢热解反应路径和脱氧机理研究。首先对Py-GC/MS微反应器系统进行改进,得到适用于生物质加氢热解的Hy Py-GC/MS微反应器系统。建立了适用于该系统的评价系统,包括产物选择性的估算方法、O/C和H/C摩尔比的计算方法和脱氧程度(DE)与氢损失程度(HLE)的评价指标。并在改进的Hy Py-GC/MS微反应器系统中,选择木本类的杨木木屑和草本类的稻壳为原料,进行了生物质快速热裂解、加氢热解和催化加氢热解的系统研究,探索不同生物质种类的影响以及Rh/ZrO2催化剂在催化加氢热解过程的脱氧作用效果。生物质的三种热裂解技术具有不同的反应模式和产物类型。与快速热裂解相比,加氢热解具有明显的脱氧效果。而Rh/ZrO2催化的加氢热解则显示出进一步的深度脱氧作用,得到了可与烟煤相当的O/C摩尔比,且与已报道的加氢脱氧精制生物油的O/C摩尔比相当,因而在低氧生物燃料的生产中显示出了较好的应用前景。不同生物质对不同加氢热解过程的影响不同。对于木本科生物质代表的杨木木屑而言,获得低氧产物的优选方案是Rh/ZrO2作用下的催化加氢热解技术,获得了最高的烃选择性(49.14%)和脱氧程度(87.6%)。而稻壳加氢热解产物的脱氧程度(82.7%)与催化加氢热解产物的脱氧程度(83.7%)接近,这是因为高灰分的稻壳中含有大量的矿质元素,这些矿质元素在加氢热解过程中会产生一定的催化作用。因此,稻壳或可被认为是用于非催化的加氢热解生产低含氧燃料的较佳原料。根据催化加氢热解的产物分布,以及对其含氧产物的量子描述符计算,进一步推断了催化加氢热解过程的多级反应路径和作用机制,即催化加氢热解的反应过程涉及生物质原料的初始热裂解产生含氧中间体的反应和Rh/ZrO2催化含氧中间体进行进一步的加氢脱氧反应。本文的研究有助于加深对生物油的催化加氢脱氧和生物质加氢热解产生低含氧产物油的反应过程和内在机理的了解,将为降低生物油含氧量提高烃类含量的生物油加氢精制技术的研究提供科学参考,从而促进生物质热裂解制取生物油的可再生能源技术的发展。
祝杰妹[5](2014)在《金枪鱼泥模拟体系中呋喃的生成及动力学研究》文中认为呋喃(furan)是一种小分子量杂环有机物质,无色、亲脂、易挥发(沸点31.4℃)。国际癌症研究中心将其归类于可能使人类致癌的“2B”类物质,存在于许多热加工密封食品中,如婴幼儿食品。本课题模拟婴幼儿食品中的金枪鱼泥体系,根据其组成成分及加工条件研究了氨基酸-糖二元模拟体系中呋喃的生成情况,并且对甘氨酸-乳糖模拟体系的动力学进行了研究,旨在为研究呋喃的生成条件和减少婴幼儿食品中呋喃的含量提供理论依据。本实验测定了金枪鱼泥中各种营养成分的含量:水分83.23%;蛋白质6%;灰分0.68%;粗脂肪1.2%;碳水化合物8.87%。采用高效液相色谱测定了金枪鱼泥中游离氨基酸的种类及含量,利用高效液相色谱,测定了金枪鱼泥中15种游离氨基酸的含量:天冬氨酸(0.32μmol/g):谷氨酸(0.78μmol/g);丝氨酸(0.98μmol/g);精氨酸(0.25μmol/g);甘氨酸(1.02μmol/g);苏氨酸(0.30μmol/g);脯氨酸(0.36μmol/g);丙氨酸(1.47μmol/g);缬氨酸(0.36μmol/g);甲硫氨酸(0.25μmol/g);半胱氨酸(0.58μmol/g);异亮氨酸(0.17μmol/g);亮氨酸(0.28μmol/g);苯丙氨酸(1.55μmol/g);赖氨酸(0.32μmol/g).利用高效液相色谱,测定了金枪鱼泥中水溶性糖的种类及含量,共检测出4种水溶性糖:果糖(5.91μmol/g);葡萄糖(7.52μmol/g);蔗糖(12.20μmol/g);乳糖(24.70μmol/g).建立了苯丙氨酸-乳糖、甘氨酸-乳糖、丙氨酸-乳糖、丝氨酸-乳糖、苯丙氨酸-蔗糖、甘氨酸-蔗糖、丙氨酸-蔗糖、丝氨酸-蔗糖8个二元模拟体系,通过部分因子设计实验确定了加热时间、加热温度、pH、缓冲液成分、基质等5个加工条件及其交互作用对模拟体系中呋喃生成量的影响。结果表明,在这8个模拟体系中,主效应对呋喃生成量具有类似的结果,即120℃、加热45min、pH6.水溶液、磷酸盐缓冲体系中生成的呋喃量较多。最后,对甘氨酸-乳糖模拟体系进行了动力学研究,对动力学方程进行了非线性拟合,得到Gauss Amp曲线方程,用于预测呋喃随时间的生成量。
杨帆[6](2012)在《零价纳米铁还原铼和锝的动力学研究》文中研究表明核工业是一个庞大的系统,从铀矿的开采、铀的提取、纯化、转化、同位素富集、乏燃料后处理、高放废物的处置,每个环节都不能出现问题,否则后果不堪设想。放射性元素锝是高放射性核废物之一,在土壤里以溶解态的TcO4-形态存在,难以将其固定。本论文通过数学计算得到氧化还原的热力学性质。根据数据可以得到零价纳米铁(ZVI)还原铼和锝可以完全的自发地进行反应,确定了还原铼和锝的可行性,同时计算得到了纳米铁的活性位数和还原反应的机理模型。由于锝的所有同位素都具有放射性,本实验利用物理化学性质十分相近的铼代替锝,研究了不同的动力学条件下,零价纳米铁处理高铼酸根反应的程度。实验结果表明,此反应符合准一级反应,在实验浓度范围内,高铼酸根的去除率良好。此反应随温度的变化,反应速率变化不大,符合阿伦尼乌斯公式,其活化能为5.13kJ/mol。在中性或微酸碱性条件下,此反应的去除率最好,可达90%以上。得到氧化还原反应的动力学规律,为探讨零价纳米铁还原锝的动力学研究奠定实验基础。最后,进行了反应模型的建立和计算机模拟实验。研究了零价纳米铁还原固定铼的动力学模型,通过对比不同的模型,得到最适宜反应的朗格缪尔-欣谢尔伍德动力学模型。通过MATLAB对实验数据进行拟合得到反应级数和反应速率常数,并用四阶Runge-Kutta法对反应进行数值拟合。拟合结果得到数据与实验结果一致。利用MATLAB确定了此反应的独立反应数,与理论计算结果保持一致。
钟巍[7](2012)在《约束爆炸中的化学反应动力学数值计算》文中提出本文阐述了约束爆炸中考虑化学反应动力学过程的研究背景和研究现状,回顾了化学反应动力学的发展概况,简要介绍了常用数值计算方法和计算机模拟技术在化学反应动力学研究中的应用,以及化学反应动力学在爆轰、燃烧、密封容器内可燃气体爆炸爆燃和航天航空等研究领域的应用。研究了典型化学反应类型,得到了各反应类型的通用反应方程式和化学反应动力学控制方程,给出了求解化学反应动力学控制方程的数值计算方法。针对典型反应类型,提供了估算化学反应动力学参数的方法,给出了衡量参数估算准确程度的评价标准及计算方法。用C++程序语言编制了数值计算程序,程序可以计算典型化学反应的反应物和生成物浓度随时间的变化,估算典型化学反应的反应动力学参数等。将化学反应动力学引入约束爆炸的研究中,分析了其对约束爆炸后温度和比热比及等熵绝热指数的影响,得到了温度和比热比及等熵绝热指数的计算公式。在此基础上,导出了约束爆炸后考虑爆炸产物的化学反应动力学过程时准静态压力的计算公式。以TNT炸药约束爆炸为例,研究了爆炸产物发生化学反应的时间尺度。考虑化学反应的影响,编制了计算约束爆炸温度、比热比和等熵绝热指数及准静态压力的程序。同时,程序提供了不考虑爆炸产物发生化学反应且将比热比视为常数时,计算约束爆炸后准静态压力的功能。将计算结果与ConWep程序计算结果及实验测量结果进行了比较,结果良好。根据上述内容编制形成了“化学反应动力学数值计算与应用软件(CRKNCA)”。软件界面友好,便于使用,提供了实现上述内容的数值计算、计算数据保存、简单曲线绘制等功能。本文将典型化学反应动力学控制方程求解、化学反应动力学参数估算、约束爆炸中温度和比热比及等熵绝热指数计算、约束爆炸中准静态压力计算、相关数值计算方法和计算机编程技术有机融合为一体。研究成果既可以应用到化学反应动力学和物理化学学科的教学和学习中,提高教学和学习的效率,又可以为科研任务中密封容器和地下爆室中的爆炸现象研究提供技术参考。
李明[8](2012)在《过渡金属表面乙醇脱氢机理理论研究》文中指出密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)是一种研究多电子体系电子结构的量子力学方法。自建立以来,密度泛函理论被广泛应用于金属表面各种吸附及简单催化反应机理的研究。近年,周期性DFT方法对复杂反应机理的研究不断深化,极大地推动了金属表面复杂脱氢反应机理的研究。作为典型的例子,有机小分子乙醇在过渡金属表面的脱氢反应是当前实验研究的一个热点多相催化过程。乙醇作为一种理想的氢载体,有其自身无可比拟的优势。同时,乙醇在重整制氢及直接燃料电池等体系中都有着广阔的应用前景,这对于绿色能源开发及环境保护等都具有深远的意义。目前,对乙醇脱氢的相关研究仍然处于初步阶段,有必要对过渡金属催化乙醇脱氢反应机理予以系统的理论研究,这样一方面可以拓展DFT方法在处理金属表面复杂催化反应体系的应用,另一方面可以深化人们对过渡金属催化乙醇脱氢反应微观机理的认识,为实验探索新型高效的催化剂提供重要的理论线索。由于反应机理的复杂性以及实验手段自身的局限,目前人们对乙醇脱氢机理的认识还不够深入,特别是从微观层面对其C–C键断裂机制以及反应选择性控制因素了解较少。因此,本论文的主要工作是以乙醇脱氢反应为目标反应体系,以相关实验研究为背景,使用第一性原理的DFT计算方法并结合周期性平板模型,研究过渡金属催化乙醇脱氢反应机制。在此基础上,重点围绕乙醇脱氢反应微观机理及反应选择性问题研究了以下几方面内容。乙醇脱氢反应微观机理:从原子层面上来看,反应选择性是不同反应通道之间进行快慢的问题,是微观反应动力学的宏观表现。乙醇脱氢反应涉及到C–H、C–O、O–H、C–C等不同类型化学键的断裂以及多种吸附中间体,其反应路径复杂,反应选择性与反应微观过程密切相关,因此有必要对乙醇脱氢反应微观机理予以详尽认识。本论文首先研究了Pd(111)表面乙醇解离脱氢反应微观机理。通过研究Pd(111)表面乙醇及其裂解中间体的吸附特点及基元反应过渡态结构,对相应的基元反应热力学及动力学参数等予以计算,并结合try-and-error思想方法构建整个脱氢反应网络,从而对整个脱氢反应机理予以分析讨论。研究结果表明,反应过程中涉及到的反应中间体的最稳定吸附结构都通过与表面金属原子成键替代失去的H原子而遵从气相键序规则,也就是C原子呈正四价而氧原子为负二价。整个解离脱氢反应遵从如下反应路径:CH3CH2OH→CH3CHOH→CH3CHO→CH3CO→CH2CO→CHCO→CH+CO→CO+H+CH4+C,反应速率控制步骤为CH3CO的C–C键断裂反应。沿着反应路径,反应中间体的C–C、C–H、O–H键断裂能垒逐渐降低,而C–O键断裂能垒逐渐升高;对Cβ–H键断裂,除了CH3CO中间体外,没有呈现出明显的变化。同时,除了CHCO的C–O键断裂反应、CH3CH2OH和CH3CHOH的C–C键断裂反应,其他C–C、C–O、C–H键断裂反应可以分别建立Br nsted-Evans-Polanyi(BEP)关系曲线。反应选择性之表面结构敏感性:大量实验研究表明,催化剂表面结构是影响反应活性和选择性的一个重要因素。表面真空实验研究推断,乙醇在Pd(111)面上C–C键断裂主要发生在CH2CO中间体,但在Pd(110)面上C–C键断裂则发生在CH3CO中间体;同时实验研究提出,Pd(110)表面还存在一条C–O键断裂的次要路径。这些事实表明乙醇的反应选择性与催化剂表面的微观结构有着密切的关系。本论文进一步对Pd(110)表面乙醇解离脱氢反应予以DFT研究,系统考察了乙醇在Pd金属不同晶面上的解离脱氢反应机理及微观结构敏感性。计算结果表明,Pd(110)表面乙醇的解离脱氢反应遵从如下反应路径:CH3CH2OH→CH3CH2O→CH3CHO→CH3CO→CH3+CO→CO+H+CH4+C,其中乙醇的初始脱氢反应为速率控制步骤。对所有反应中间体C–O键断裂能垒的计算表明,Pd(110)表面不存在C–O键断裂路径。Pd(110)具有很好的抗表面残C中毒的能力,同时也具备很好的催化乙醇C–C键断裂的性能,这使其可能应用到乙醇深度完全氧化过程的催化剂中。另一方面,由于Pd(110)表面CH3加氢能垒很低,因此,需要通过相应的手段,如表面修饰等加强其对CHx(x=1-3)的氧化脱氢能力而提高系统H的利用率。对反应选择性关键步骤的分析表明,金属局域电子结构和过渡态几何结构因素是控制反应能垒变化的关键因素。对考虑的所有键断裂反应,Pd(111)和Pd(110)表面C–H和C–O键断裂反应可以构建各自唯一的BEP关系曲线,而C–C键断裂反应则可以拟合两条不同的BEP关系曲线,说明BEP关系作为一种经验方法,不能普遍适用于不同晶面的反应,同时也无法对反应过程予以精确量化。反应选择性之不同表面结构特性:不同材料结构也是影响反应活性和选择性的一个重要因素。在Pt、Pd等过渡金属表面,实验研究提出乙醇通过CH3CHO中间体逐步脱氢,但在Rh(111)表面乙醇却通过CH2CH2O中间体进行脱氢反应。因此,我们全面考察了Rh(111)表面乙醇的解离脱氢反应机理,确立反应势能面,得出了详细的反应机理并从原子层面对分解过程予以了描述,特别是,明确Rh(111)表面乙醇脱羰反应选择性控制关键位置,深入理解不同金属材料对乙醇脱氢反应机理的影响。研究结果表明乙醇在Rh(111)表面遵循如下脱氢反应路径:CH3CH2OH→CH3CH2O→CH2CH2O→CH2CHO→CH2CO→CHCO→CH+CO→CO+C,其中CH3CH2O脱氢生成CH2CH2O是整个反应的速率控制步骤。随着反应的进行,各个中间体的Cβ–H和C–C键反应能垒逐渐降低,这主要是由于过渡态结构中结合强度的变化;C–H和C–O键反应能垒先降低而后升高呈V形特点,这主要是由于反应物的变形能、过渡态结构的结合能和相互作用能的不同而导致。表面修饰对脱氢反应机理影响:对Pt金属进行合适的修饰如合金化是缓解Pt表面中毒效应、提高催化活性的有力手段。实验研究表明,PtSn二元催化剂最为适合催化乙醇电氧化反应。目前对PtSn合金表面乙醇氧化反应机理的研究较为匮乏,缺乏对反应机理的微观理解。本论文系统研究了乙醇在Pt3Sn(111)表面脱氢反应过程,得到了乙醇氧化生成乙醛进而生成乙酸的反应网络;结合电化学实验研究成果,对PtSn合金电催化乙醇氧化机理予以探讨。研究表明,低温低电势条件下,乙醇在Pt3Sn(111)表面倾向于通过O–H键活化生成表面乙氧基,乙氧基会进一步脱氢生成乙醛;乙醛生成以后会以较快速度脱氢生成CH3CO;CH3CO的直接分解能垒都很高,无法进一步反应。当电势升高使得表面出现氧化剂OH时,CH3CO则迅速发生氧化反应而生成乙酸;乙酸在Pt3Sn(111)表面将会进一步发生脱氢反应生成CH3COO,但CH3COO呈竖直的吸附结构使其无法进一步降解。整个反应路径可以写为:CH3CH2OH→CH3CH2O→CH3CHO→CH3CO→CH3COOH→CH3COO。可以看到,尽管合金化修饰后的(111)晶面可以有效催化乙醇部分氧化生成乙酸,但其促进乙醇C–C键断裂的能力并没有得以提升。结合PtSn合金表面H2O解离反应的相关研究发现,Pt3Sn(111)合金面对乙醇脱氢反应主要是通过双功能机制予以催化。进一步对选择性控制关键步骤的分析表明,Pt3Sn(111)表面C–C键断裂选择性较低的原因主要是解离过渡态结构中表面物种与金属的结合较弱,因此引入合金低指数晶面来改变反应过渡态几何结构有望增加催化剂促进C–C键断裂的能力,从而为DEFC电极材料的设计开发提供理论线索。
钟巍,田宙[9](2011)在《多种复杂化学反应动力学统一的数值模拟》文中研究指明研究各种经典复杂化学反应动力学方程如简单级次反应、平行反应、连续反应和对峙反应等的求解方法时,可以发现它们之间存在共同点,并得到统一的求解形式。文中给出了将多种复杂化学反应动力学的求解统一起来的方法,并用C++程序语言,编制了可以求解物理化学教学中各种经典复杂化学反应动力学方程的数值模拟程序。使用该程序,只要根据具体情况调整输入参数,就能解决不同的化学反应动力学问题。给出了求解连续反应和对峙反应的2个实例,验证了程序数值模拟的准确性。
黄雪征,陈海玲,张腾飞,贺进虎[10](2011)在《复杂化学反应动力学仿真系统的研制》文中研究说明为方便复杂化学反应动力学内容的教学和为反应动力学研究者提供一个实用的计算工具,本研究开发了复杂化学反应动力学仿真系统。首先设计了软件的总框架结构,据此研制稿本,搜集实例,利用Photoshop软件和Flash软件制作多媒体素材,利用VB语言编写计算程序,然后通过Authorware软件把内容整合成一个具有较高质量的反应动力学计算和多媒体教学软件。该软件的计算程序可用于模拟复杂反应的反应进程,计算反应物质任一时刻的浓度,并可计算反应的最佳时间和最适宜温度,其计算结果可为化工生产的温度控制和工业反应器的设计提供参考数据,该软件也可辅助物理化学、反应工程等课程的教学,并已经在教学实践取得了良好的效果。
二、由对峙反应簇组合的平行反应动力学研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、由对峙反应簇组合的平行反应动力学研究(论文提纲范文)
(1)东营凹陷页岩可动油评价及留烃机理(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 引言 |
1.1 选题依据 |
1.1.1 国内外研究概况 |
1.1.2 课题来源及意义 |
1.2 研究方案 |
1.2.1 研究方法及主要研究内容 |
1.2.2 研究方案与技术路线 |
1.2.3 主要工作量 |
第二章 渤海湾盆地东营凹陷区域地质背景 |
2.1 东营凹陷区域构造背景 |
2.2 东营凹陷形成与演化特征 |
2.3 东营凹陷构造特征 |
2.4 东营凹陷地层特征 |
2.5 东营凹陷烃源岩特征 |
2.5.1 有机质丰度 |
2.5.2 有机质类型 |
2.5.3 有机质成熟度 |
第三章 生烃动力学理论与实验技术 |
3.1 化学动力学基础 |
3.1.1 基元反应、简单反应和复杂反应 |
3.1.2 化学反应速度方程式 |
3.1.3 温度对反应速度的影响 |
3.1.4 活化能及其对应反应速度的影响 |
3.2 生烃动力学模型 |
3.2.1 总包反应动力学模型 |
3.2.2 串联反应模型 |
3.2.3 平行一级反应动力学模型 |
3.3 生烃动力学模型的适用性及存在问题 |
3.3.1 生烃动力学模型的局限性 |
3.3.2 生烃动力学模型存在问题 |
3.4 生烃动力学热模拟系统 |
3.4.1 开放系统 |
3.4.2 半封闭系统 |
3.4.3 封闭系统 |
第四章 黄金管高压釜封闭体系生烃动力学研究 |
4.1 实验装置 |
4.2 实验方法 |
4.2.1 提取干酪根 |
4.2.2 黄金管封闭体系热模拟实验 |
4.2.3 产物提取 |
4.3 样品地球化学特征 |
4.4 产物产率特征 |
4.4.1 总烃产率特征 |
4.4.2 热解C_1-C_5气态烃和C_6-C_(14)轻烃产率特征 |
4.5 干酪根生烃动力学参数 |
第五章 原油组分分离及组分生成动力学 |
5.1 原油族组分分离方法简介 |
5.1.1 柱色谱法(Column Chromatography,CC) |
5.1.2 薄层色谱法(Thin Layer Chromatography,TLC) |
5.1.3 高压液相色谱法 |
5.1.4 微型柱色谱 |
5.2 实验结果与讨论 |
5.3 本章小结 |
第六章 烃源岩留烃实验及留烃机理 |
6.1 留烃实验发展 |
6.1.1 油气初次运移的研究状况 |
6.1.2 有机质留烃实验发展现状 |
6.1.3 有机质溶胀实验方法简介 |
6.2 有机质溶胀实验方法及实验过程 |
6.2.1 质量法 |
6.2.2 溶剂的选择 |
6.2.3 溶胀实验及原油在残余干酪根的滞留量 |
6.3 岩石中有机质组成及性质 |
6.3.1 岩石中粘土矿物与有机质 |
6.3.2 泥岩中有机质特征 |
6.3.3 有机质的物理化学特征 |
6.4 无机矿物吸附有机质能力 |
6.4.1 东营凹陷矿物含量 |
6.4.2 矿物特征 |
6.4.3 矿物分离 |
6.4.4 矿物表面吸附 |
6.5 生烃过程中干酪根结构变化—红外光谱分析 |
6.5.1 红外光谱的基本概念 |
6.5.2 实验方法 |
6.5.3 红外光谱图谱解析 |
6.5.4 干酪根红外光谱分析 |
6.5.5 结果讨论 |
6.6 留烃机理 |
6.7 本章小结 |
第七章 东营凹陷页岩可动油评价 |
7.1 东营凹陷埋藏史 |
7.2 东营凹陷烃源岩生留烃史评价 |
7.2.1 留烃曲线及动力学参数 |
7.2.2 封闭体系下烃源岩留烃史评价 |
7.3 东营凹陷页岩油可动油评价 |
7.3.1 影响储层原油滞留量参数 |
7.3.2 页岩可动油评价模型 |
7.4 本章小结 |
第八章 结论 |
8.1 结论 |
8.2 论文创新点 |
8.3 本文的不足之处及今后工作建议 |
8.3.1 不足之处 |
8.3.2 今后的工作建议 |
参考文献 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
致谢 |
(2)PODE3/DME混合燃料机理简化及对发动机燃烧过程和排放生成的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.1.1 能源及环境问题 |
1.1.2 内燃机新型燃烧模式研究进展 |
1.2 本课题国内外研究现状 |
1.2.1 PODE3/DME作为新型燃料研究现状 |
1.2.2 柴油机代用燃料的研究现状 |
1.3 研究方法和主要研究内容 |
第2章 化学动力学理论与仿真计算 |
2.1 化学动力学理论基础 |
2.1.1 化学反应速率 |
2.1.2 反应过程 |
2.1.3 化学动力学的计算方法 |
2.2 Chemkin输入文件 |
2.2.1 气象动力学文件 |
2.2.2 热力学数据文件 |
2.3 基于简化方法所使用的模块介绍 |
2.3.1 闭式均质反应器 |
2.3.2 理想搅拌反应器 |
2.4 化学动力学模型简化方法 |
2.4.1 概述 |
2.4.2 基于误差传播的直接关系图法 |
2.4.3 敏感性分析法 |
2.4.4 同分异构聚合法 |
2.5 本章小结 |
第3章 PODE3/DME混合燃料的燃烧机理及简化 |
3.1 PODE3/DME混合燃料燃烧反应动力学建模 |
3.2 混合燃料反应机理的简化 |
3.3 简化机理的实验验证 |
3.3.1 快速压缩机 |
3.3.2 激波管 |
3.3.3 射流搅拌反应器 |
3.3.4 预混层流火焰 |
3.4 点火延迟验证 |
3.5 层流火焰速度验证 |
3.6 组分摩尔浓度验证 |
3.7 本章小结 |
第4章 基于简化化学反应动力学的发动机缸内燃烧分析 |
4.1 简化机理在HCCI发动机中燃烧的验证 |
4.1.1 对HCCI发动机构建仿真模型 |
4.1.2 HCCI发动机缸压和放热率的验证 |
4.2 简化机理在发动机中的Soot和NOX排放分析 |
4.2.1 不同工况下的Soot排放分析 |
4.2.2 不同工况下的NOX排放分析 |
4.3 本章小结 |
第5章 EGR率对混合燃料燃烧和排放特性的影响 |
5.1 EGR率对混合燃料燃烧特性的影响 |
5.1.1 EGR率对缸内平均压力和放热率的影响 |
5.1.2 EGR率对缸内平均温度的影响 |
5.2 EGR率对燃料排放特性的影响 |
5.2.1 EGR率对Soot排放的影响 |
5.2.2 EGR率对NOX排放的影响 |
5.2.3 EGR率对CO排放的影响 |
5.3 本章小结 |
总结与展望 |
全文总结 |
展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
致谢 |
附录 |
(3)甲醇/PODE双燃料化学反应机理模型研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.1.1 能源危机 |
1.1.2 环境问题 |
1.2 柴油机煤基代用燃料的研究现状 |
1.2.1 甲醇在柴油机上的应用 |
1.2.2 聚甲氧基二甲醚在柴油机上的应用 |
1.2.3 甲醇/PODE双燃料的研究现状 |
1.3 柴油机煤基代用燃料化学动力学机理研究现状 |
1.3.1 甲醇化学动力学机理研究进展 |
1.3.2 聚甲氧基二甲醚化学动力学机理研究进展 |
1.4 本文研究意义及主要内容 |
第二章 化学动力学理论与仿真计算 |
2.1 化学动力学基础理论 |
2.1.1 化学反应速率 |
2.1.2 反应历程 |
2.1.3 化学动力学的计算方法 |
2.2 化学反应机理简化方法 |
2.2.1 敏感性分析 |
2.2.2 直接关系图法 |
2.2.3 基于误差传播的直接关系图法 |
2.3 CHEMKIN-PRO软件概述 |
2.3.1 CHEMKIN-PRO软件的计算体系 |
2.3.2 CHEMKIN-PRO软件的反应模型 |
2.4 本章小结 |
第三章 甲醇/PODE双燃料反应机理模型的构建 |
3.1 双燃料反应机理构建思路 |
3.2 甲醇氧化反应路径分析 |
3.3 PODE_3 氧化反应路径分析 |
3.4 PODE_3 化学动力学简化模型 |
3.4.1 PODE_3 化学反应机理的简化 |
3.4.2 PODE_3 简化反应机理的验证 |
3.5 污染物排放生成模型 |
3.5.1 NOx生成机理 |
3.5.2 PAHs子机理 |
3.6 甲醇/PODE双燃料化学动力学简化模型 |
3.6.1 反应机理的耦合 |
3.6.2 双燃料反应机理分析 |
3.7 本章小结 |
第四章 甲醇/PODE双燃料反应机理模型的优化及验证 |
4.1 双燃料反应机理的滞燃期预测 |
4.1.1 反应机理对滞燃期预测的优化 |
4.1.2 反应机理对滞燃期预测的验证 |
4.2 双燃料反应机理的层流火焰速度预测 |
4.2.1 反应机理对层流火焰速度预测的优化 |
4.2.2 反应机理对层流火焰速度预测的验证 |
4.3 双燃料反应机理对关键组分浓度的验证 |
4.4 双燃料反应机理对HCCI燃烧参数的验证 |
4.5 本章小结 |
第五章 全文总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
附录 |
(4)基于负载型贵金属催化剂的生物油加氢精制及反应机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 地球生态与生物质能技术 |
1.1.1 生物质能在地球生态平衡中的作用和意义 |
1.1.2 生物质的种类及利用潜力 |
1.1.3 生物质能源的转化技术分类及其特点 |
1.1.4 热裂解制取生物油技术的发展 |
1.2 生物油的利用现状及其精制提质方法 |
1.2.1 生物油的特性及利用途径 |
1.2.2 生物油的精制提质方法及其研究现状 |
1.3 生物油加氢脱氧精制技术及其研究现状 |
1.3.1 生物油加氢脱氧装置 |
1.3.2 生物油加氢脱氧催化剂 |
1.3.3 生物油加氢脱氧精制技术的研究现状 |
1.4 生物油加氢脱氧机理研究的理论基础及其发展现状 |
1.4.1 加氢脱氧反应机理研究的理论基础 |
1.4.2 基于生物油模化物的加氢脱氧反应机理研究 |
1.4.3 加氢脱氧的反应动力学研究 |
1.5 加氢热解技术 |
1.5.1 加氢催化剂在加氢热解中的应用 |
1.5.2 加氢热解技术在国内外的研究现状 |
1.6 本课题研究的目标及意义、主要内容和技术路线 |
1.6.1 研究的目标 |
1.6.2 研究的意义 |
1.6.3 研究的主要内容 |
1.6.4 研究的技术路线 |
第二章 生物油加氢脱氧的装置设计、催化剂制备及催化效果研究 |
2.1 引言 |
2.2 间歇式固定床加氢脱氧反应装置 |
2.2.1 装置的整体结构 |
2.2.2 固定式催化床的设计 |
2.2.3 进料系统和取样系统 |
2.2.4 装置的操作方法调试 |
2.3 负载型贵金属催化剂的制备、表征与循环再生特性 |
2.3.1 催化剂载体的选择和预处理 |
2.3.2 等体积浸渍法 |
2.3.3 催化剂的储存与活化 |
2.3.4 催化剂的特性表征 |
2.3.5 Rh/ZrO_2催化剂的加氢脱氧活性及其循环再生特性 |
2.3.6 Rh/ZrO_2催化剂的稳定性分析 |
2.4 Rh/ZrO_2催化剂对生物油的加氢脱氧效果 |
2.4.1 实验所用的生物油原料、催化剂及其特性 |
2.4.2 加氢脱氧实验方案 |
2.4.3 生物油原油和加氢脱氧后各产物的特性分析及计算方法 |
2.4.4 Rh/ZrO_2催化剂和商业催化剂对产物收率的影响 |
2.4.5 催化剂对产物特性的影响 |
2.4.6 生物油加氢脱氧产物油的化学组成分析 |
2.4.7 催化剂对重油产物元素组成及脱氧程度的影响 |
2.5 本章小结 |
第三章 负载型贵金属Rh/ZrO_2催化剂对生物油模化物愈创木酚的加氢脱氧影响研究 |
3.1 引言 |
3.2 材料与方法 |
3.2.1 加氢脱氧催化剂 |
3.2.2 加氢脱氧反应物和标准化学品 |
3.2.3 加氢脱氧实验方案 |
3.2.4 加氢脱氧反应装置 |
3.2.5 加氢脱氧产物分析和计算方法 |
3.3 结果与分析 |
3.3.1 Rh/ZrO_2催化剂的特性变化 |
3.3.2 温度对愈创木酚加氢脱氧的影响 |
3.3.3 反应物初始浓度对愈创木酚加氢脱氧的影响 |
3.3.4 初始压力对愈创木酚加氢脱氧的影响 |
3.3.5 Rh/ZrO_2催化加氢脱氧产物的H/C和 O/C |
3.3.6 愈创木酚的加氢脱氧反应路径分析 |
3.3.7 生物油典型组分的加氢脱氧的路径分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 负载型贵金属Rh/ZrO_2催化剂的加氢脱氧反应动力学研究 |
4.1 引言 |
4.2 材料与方法 |
4.2.1 加氢脱氧催化剂、反应物和标准化学品 |
4.2.2 实验装置与实验设计 |
4.2.3 动力学的模型建立 |
4.2.4 动力学的模型参数求解 |
4.2.5 动力学模型的计算与优化 |
4.3 结果与分析 |
4.3.1 加氢脱氧动力学上的反应路径简化 |
4.3.2 加氢脱氧动力学的表面反应机理推断 |
4.3.3 不同温度下反应的表观速率方程分析 |
4.3.4 动力学曲线拟合结果及分析 |
4.3.5 加氢脱氧反应表观活化能的求解 |
4.4 本章小结 |
第五章 负载型贵金属Rh/ZrO_2催化剂在生物质加氢热解中的脱氧作用机理研究 |
5.1 引言 |
5.2 材料与方法 |
5.2.1 实验原料和原料特性分析 |
5.2.2 催化剂制备和表征 |
5.2.3 HyPy-GC/MS微反应器系统的改进设计 |
5.2.4 HyPy-GC/MS微反应器系统的前期调试 |
5.2.5 加氢热解实验设计 |
5.2.6 加氢热解产物分析和计算方法 |
5.2.7 量子化学计算 |
5.3 结果与分析 |
5.3.1 生物质的理化特性 |
5.3.2 催化剂的理化特性 |
5.3.3 杨木木屑和稻壳的快速热裂解、加氢热解和催化加氢热解的各产物收率比较 |
5.3.4 杨木木屑和稻壳的快速热裂解、加氢热解和催化加氢热解主要产物的选择性比较 |
5.3.5 杨木木屑和稻壳的快速热裂解、加氢热解和催化加氢热解的产物分布及脱氧程度比较 |
5.3.6 Rh/ZrO_2催化剂对加氢热解的作用效果评估 |
5.3.7 加氢热解典型含氧化合物的量子化学分析 |
5.3.8 化学反应类型和催化机制分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
附录 |
附录1 缩写词说明表 |
附录2 动力学拟合的MATLAB程序代码 |
附录3 动力学参数求解的模式搜索条件设置程序代码 |
攻读博士学位期间的学术成果及相关奖励 |
(5)金枪鱼泥模拟体系中呋喃的生成及动力学研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 前言 |
1.1 金枪鱼泥的简介 |
1.2 肤喃概述 |
1.2.1 呋喃简介 |
1.2.2 呋喃的来源与暴露量 |
1.2.3 呋喃毒性 |
1.2.4 呋喃生成机制 |
1.2.5 加工条件对呋喃的影响 |
1.2.6 呋喃的检测方法 |
1.3 HPLC法测定氨基酸 |
1.4 HPLC法测定碳水化合物 |
1.5 动力学 |
1.6 本课题的研究内容及意义 |
1.6.1 研究意义 |
1.6.2 主要研究内容 |
1.6.3 拟采取的研究路线 |
2 材料与方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验仪器 |
2.3 实验试剂 |
2.4 金枪鱼泥基本成分及理化指标的测定 |
2.4.1 金枪鱼泥基本成分含量测定 |
2.4.2 金枪鱼泥理化条件的测定 |
2.4.3 金枪鱼泥磷酸盐含量的测定 |
2.5 HPLC测定金枪鱼泥中游离氨基酸的含量及种类 |
2.5.1 色谱条件 |
2.5.2 标准溶液的配制 |
2.5.3 游离氨基酸的提取 |
2.5.4 衍生化 |
2.5.5 重复性实验 |
2.5.6 加标回收率实验 |
2.6 HPLC测定金枪鱼泥中水溶性糖的含量及种类 |
2.6.1 色谱条件 |
2.6.2 标准溶液配制 |
2.6.3 水溶性糖的提取 |
2.7 呋喃测定方法的确定 |
2.7.1 标准溶液的配制 |
2.7.2 检测方法 |
2.8 加工条件对呋喃生成量的影响 |
2.8.1 二水平部分因子实验设计 |
2.8.2 样品制备 |
2.8.2.1 缓冲溶液的配制 |
2.8.2.2 苯丙氧酸-乳糖模拟体系的配制 |
2.8.2.3 甘氧酸-乳糖模拟体系的配制 |
2.8.2.4 丙气酸-乳糖模拟体系的配制 |
2.8.2.5 丝氧酸-乳糖模拟体系的配制 |
2.8.2.6 苯丙氨酸-帘糖模拟体系的配制 |
2.8.2.7 甘氨酸-帘糖模拟体系的配制 |
2.8.2.8 丙氨酸-帘糖模拟体系的配制 |
2.8.2.9 丝氨酸-鹿糖模拟体系的配制 |
2.8.2.10 样品制备 |
2.9 甘氨酸-乳糖模拟体系动力学研究 |
2.10 数据处理与分析 |
3 结果与讨论 |
3.1 金枪鱼泥基本成分及理化指标 |
3.1.1 金枪鱼泥的基本成分 |
3.1.2 金枪鱼泥的理化指标 |
3.2 金枪鱼泥中游离氨基酸的种类及含量 |
3.2.1 15种氨基酸混合标准品色谱图 |
3.2.2 线性实验 |
3.2.3 测定结果 |
3.2.4 重复性 |
3.2.5 加标回收率 |
3.3 金枪鱼泥水溶性糖的种类及含量 |
3.3.1 4种糖混合标准品色谱图 |
3.3.2 线性实验 |
3.3.3 测定结果 |
3.3.4 重复性 |
3.3.5 加标回收率 |
3.4 呋喃的标准曲线 |
3.5 模拟体系的建立 |
3.5.1 基质种类的确定 |
3.5.2 基质粘度的确定 |
3.5.3 反应物的确定 |
3.5.4 一元模拟体系 |
3.5.5 二元模拟体系 |
3.6 加工条件对呋喃生成量的影响 |
3.6.1 苯丙氨酸-乳糖体系 |
3.6.2 甘氨酸-乳糖体系 |
3.6.3 丙氨酸-乳糖体系 |
3.6.4 丝氨酸-乳糖体系 |
3.6.5 苯丙氨酸-蔗糖体系 |
3.6.6 甘氨酸-蔗糖体系 |
3.6.7 丙氨酸-蔗糖体系 |
3.6.8 丝氨酸-蔗糖体系 |
3.7 小结 |
3.8 动力学研究 |
3.8.1 甘氨酸-乳糖模拟体系中呋喃的生成规律 |
3.8.2 动力学方程的建立 |
4 结论 |
5 展望 |
6 参考文献 |
7 攻读硕士期间论文发表情况 |
8 致谢 |
(6)零价纳米铁还原铼和锝的动力学研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 核能与锝 |
1.1.1 核能源的利用 |
1.1.2 核废物的危害 |
1.1.3 锝及锝的替代元素 |
1.2 关于氧化还原反应的热力学和动力学发展 |
1.2.1 氧化还原反应热力学的发展 |
1.2.2 氧化还原反应动力学的发展 |
1.3 氧化还原反应热力学和动力学的关系 |
1.4 零价纳米铁性质及制备 |
1.4.1 零价纳米铁的性质 |
1.4.2 零价纳米铁的制备 |
1.5 MATLAB 与氧化还原反应 |
1.5.1 MATLAB 简介 |
1.5.2 MATLAB 在化学计算中的应用 |
1.6 研究目标、内容和意义 |
1.6.1 实验目标和内容 |
1.6.2 实验意义 |
第2章 还原反应热力学和机理研究 |
2.1 零价纳米铁还原固定高锝酸根的机理研究 |
2.2 还原反应热力学计算 |
2.3 纳米铁表面的活性位数 |
2.4 零价纳米铁还原高铼酸根的独立反应 |
2.5 本章小结 |
第3章 实验部分 |
3.1 实验主要试剂及仪器 |
3.1.1 实验药品 |
3.1.2 实验仪器 |
3.1.3 纳米铁的制备和铼的分析方法 |
3.2 纳米铁还原高铼酸根动力学实验 |
3.2.1 纳米铁处理铼的动力学反应规律 |
3.2.2 纳米铁处理铼的活化能研究 |
3.2.3 pH 对纳米铁处理铼的影响 |
3.2.4 不同粒径的铁对处理铼的影响 |
3.3 本章小结 |
第4章 还原反应动力学模型对比及模拟研究 |
4.1 还原反应动力学模型介绍 |
4.1.1 朗格缪尔-欣谢尔伍德(Langmuir-Hinshelwood)动力学模型 |
4.1.2 里迪尔-埃里克(Rideal-Eley)机理 |
4.2 还原反应的动力学模型比对 |
4.2.1 朗格缪尔-欣谢尔伍德(Langmuir-Hinshelwood)动力学模型 |
4.2.2 里迪尔-埃里克(Rideal-Eley)机理 |
4.2.3 两种机理对比结果 |
4.3 利用 MATLAB 确定反应级数 |
4.3.1 MATLAB 确定反应级数 |
4.3.2 Runge-Kutta 方法动力学计算 |
4.3.3 反应动力学分析 |
4.4 零价纳米铁还原高铼酸根的独立反应的确定 |
4.4.1 纳米铁还原高铼酸根体系中的独立反应 |
4.4.2 应用 MATLAB 确定独立反应数 |
4.4.3 数据处理 |
4.4.4 MATLAB 模拟实验结果分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 结论和展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(7)约束爆炸中的化学反应动力学数值计算(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号对照表 |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 课题意义 |
1.3 本论文的工作 |
1.3.1 化学反应动力学过程的数值计算 |
1.3.2 约束爆炸中考虑化学反应动力学过程的研究 |
1.3.3 TNT 炸药约束爆炸研究中考虑化学反应动力学过程的数值计算结果 |
1.3.4 编制数值计算程序与应用软件 |
1.4 论文结构 |
第2章 文献综述 |
2.1 约束爆炸中考虑化学反应动力学的研究现状 |
2.2 化学反应动力学发展概况 |
2.3 化学反应动力学研究中常用的数值计算方法 |
2.4 计算机模拟技术在化学反应动力学研究中的应用 |
2.5 化学反应动力学在其他研究领域的应用 |
2.5.1 爆轰中考虑化学反应动力学研究情况 |
2.5.2 燃烧中考虑化学反应动力学研究情况 |
2.5.3 密封容器内可燃气体爆炸爆燃现象中考虑化学反应动力学研究情况 |
2.5.4 航天航空领域中化学反应动力学的影响 |
第3章 化学反应动力学过程的数值计算 |
3.1 引言 |
3.2 化学反应动力学控制方程及数值计算方法 |
3.2.1 化学反应控制方程一般形式 |
3.2.2 数值计算方法 |
3.3 根据测量数据估算化学反应动力学参数的数值计算方法 |
3.3.1 用 Richardson 算法进行数值微分 |
3.3.2 多元曲线拟合方法 |
3.3.3 衡量化学反应动力学参数估算准确程度的参数 |
3.4 Arrhenius 定理确定化学反应速率常数 |
3.5 借助 NIST 化学动力学数据库计算化学反应动力学参数 |
3.6 典型反应类型的化学反应动力学数值计算 |
3.6.1 简单级次反应的反应方程式 |
3.6.2 简单级次反应的化学动力学控制方程与数值计算 |
3.6.3 简单级次反应动力学参数估算过程 |
3.6.4 连续反应的反应方程式 |
3.6.5 连续反应的化学动力学控制方程 |
3.6.6 其他典型化学反应类型 |
3.7 算例 |
3.8 本章小结 |
第4章 约束爆炸中考虑化学反应动力学过程的研究 |
4.1 引言 |
4.2 爆炸产物化学反应时间尺度的确定 |
4.3 约束爆炸后约束空间内释放热量的计算 |
4.3.1 爆炸释放的热量 |
4.3.2 化学反应释放的热量 |
4.4 约束爆炸后约束空间内温度的计算 |
4.5 约束爆炸后比热比和等熵绝热指数的计算 |
4.5.1 爆炸产物和化学反应产物比热比的计算 |
4.5.2 爆炸产物等熵绝热指数的计算 |
4.6 约束爆炸后约束空间内压力的计算 |
4.6.1 理想气体状态方程 |
4.6.2 爆炸产物发生化学反应对压力的影响 |
4.6.3 爆炸产物膨胀作等熵假设时约束爆炸压力的计算 |
4.6.4 爆炸产物膨胀作定容假设时约束爆炸压力的计算 |
4.6.5 爆炸产物膨胀作定压假设时约束爆炸压力的计算 |
4.6.6 约束爆炸压力计算公式小结 |
4.7 约束爆炸中考虑化学反应动力学过程研究的计算流程 |
4.8 本章小结 |
第5章 TNT 炸药约束爆炸研究中考虑化学反应动力学过程的数值计算 |
5.1 引言 |
5.2 TNT 炸药约束爆炸化学反应动力学分析 |
5.2.1 TNT 炸药约束爆炸方程式及可能发生的化学反应 |
5.2.2 爆炸产物化学反应动力学分析 |
5.2.3 爆炸产物化学反应动力学计算相关参数 |
5.3 TNT 炸药约束爆炸后产物化学反应的时间尺度计算结果与分析 |
5.4 温度计算结果与分析 |
5.5 比热比与等熵绝热指数计算结果与分析 |
5.5.1 只考虑爆炸影响时的比热比 |
5.5.2 考虑爆炸和化学反应影响时的比热比 |
5.5.3 爆炸产物等熵绝热指数 |
5.6 准静态压力计算结果与分析 |
5.6.1 准静态压力 ConWep 程序计算结果 |
5.6.2 等熵假设下准静态压力计算结果与分析 |
5.6.3 定容假设下准静态压力计算结果与分析 |
5.6.4 定压假设下准静态压力计算结果与分析 |
5.6.5 准静态压力计算结果与实验结果比较分析 |
5.7 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者简介、攻读学位期间发表的学术论文及研究成果 |
(8)过渡金属表面乙醇脱氢机理理论研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
论文创新点摘要 |
第一章 绪论 |
1.1 乙醇脱氢反应研究背景 |
1.2 乙醇脱氢反应机理的理论研究意义 |
1.3 乙醇制氢技术的研究进展 |
1.3.1 生物质乙醇重整制氢技术的研究进展 |
1.3.2 乙醇催化裂解制氢技术的研究进展 |
1.4 直接乙醇燃料电池研究现状 |
1.4.1 直接乙醇燃料电池工作原理 |
1.4.2 机理研究以及存在的主要问题 |
1.4.3 电极催化剂的研究进展 |
1.5 乙醇脱氢反应的理论研究及面临的困难 |
1.6 本论文的研究内容及技术路线 |
第二章 密度泛函理论及其计算方法 |
2.1 密度泛函理论 |
2.1.1 Hohenberg-Kohn 定理 |
2.1.2 Kohn-sham 方程 |
2.1.3 E_(XC)的不同近似形式 |
2.2 固相体系计算中的理论模型 |
2.2.1 固相体系计算研究中的簇模型方法 |
2.2.2 固相体系计算研究中的平板模型方法 |
2.3 赝势 |
2.4 化学反应动力学 |
2.4.1 反应速率理论 |
2.4.2 速率常数的计算及速率控制步骤 |
2.4.3 典型复合反应和复合反应速率近似处理方法 |
2.5 常用周期性计算软件包介绍 |
第三章 Pd(111)表面乙醇分解脱氢机理的密度泛函理论研究 |
3.1 引言 |
3.2 计算方法与模型 |
3.3 计算结果 |
3.3.1 各物种的表面吸附 |
3.3.2 基元反应路径及反应网络 |
3.4 反应机理的讨论 |
3.4.1 反应中涉及到中间体的结构特点 |
3.4.2 反应中间体键断裂能垒变化趋势分析 |
3.4.3 乙醇分解反应热力学因素 |
3.4.4 反应势能面分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 Pd(110)表面乙醇分解脱氢机理及结构敏感性理论研究 |
4.1 引言 |
4.2 计算方法与模型 |
4.3 计算结果 |
4.3.1 各物种的表面吸附 |
4.3.2 基元反应路径计算分析 |
4.4 分析与讨论 |
4.4.1 反应势能面及反应网络 |
4.4.2 机理研究对 Pd 催化剂表面乙醇脱氢反应的启示 |
4.4.3 表面结构对反应活性和选择性的影响 |
4.4.5 Br(?)nsted-Evans-Polanyi(BEP)关系曲线分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 Rh(111)表面乙醇分解脱氢机理的密度泛函理论研究 |
5.1 引言 |
5.2 计算方法与模型 |
5.3 计算结果 |
5.3.1 各物种的表面吸附 |
5.3.2 基元反应路径 |
5.4 分析与讨论 |
5.4.1 相关能垒控制因素分析 |
5.4.2 分解势能面和反应网络 |
5.4.3 与实验结论的对比 |
5.5 本章小结 |
第六章 Pt_3Sn(111)表面乙醇脱氢反应机理理论研究 |
6.1 引言 |
6.2 计算方法与模型 |
6.3 计算结果 |
6.3.1 反应中间体的吸附 |
6.3.2 基元反应路径 |
6.4 分析讨论 |
6.4.1 Pt_3Sn(111)表面乙醇氧化反应中间体吸附结构特点 |
6.4.2 Pt_3Sn(111)表面乙醇电化学氧化反应机理的讨论 |
6.4.3 反应选择性控制步骤分析 |
6.4.4 Pt_3Sn(111)与 Pt(111)表面乙醇脱氢机理对比 |
6.5 本章小结 |
结论及展望 |
参考文献 |
附录 A |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
作者简介 |
(9)多种复杂化学反应动力学统一的数值模拟(论文提纲范文)
1 典型复杂化学反应及其统一 |
1.1 简单级次反应 |
1.2 平行反应 |
1.3 连续反应 |
1.4 对峙反应 |
1.5 各种反应的统一形式 |
2 数值模拟程序与应用 |
2.1 数值模拟程序 |
2.2 数值模拟程序的应用 |
3 总结和展望 |
(10)复杂化学反应动力学仿真系统的研制(论文提纲范文)
0 前言 |
1 软件的技术方案 |
2 多媒体素材的制作 |
2.1 Photoshop软件图像制作的运用 |
2.2 Flash软件动画制作的运用 |
3 数据的计算和过程的模拟 |
4 素材的组织和整合 |
5 作品的调试与发布 |
6 软件的特点与应用 |
四、由对峙反应簇组合的平行反应动力学研究(论文参考文献)
- [1]东营凹陷页岩可动油评价及留烃机理[D]. 孙佳楠. 中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所), 2021(01)
- [2]PODE3/DME混合燃料机理简化及对发动机燃烧过程和排放生成的影响[D]. 杨梦. 江苏科技大学, 2021
- [3]甲醇/PODE双燃料化学反应机理模型研究[D]. 高婉莹. 江苏大学, 2020(02)
- [4]基于负载型贵金属催化剂的生物油加氢精制及反应机理研究[D]. 赫倚风. 上海交通大学, 2020(01)
- [5]金枪鱼泥模拟体系中呋喃的生成及动力学研究[D]. 祝杰妹. 天津科技大学, 2014(06)
- [6]零价纳米铁还原铼和锝的动力学研究[D]. 杨帆. 太原科技大学, 2012(12)
- [7]约束爆炸中的化学反应动力学数值计算[D]. 钟巍. 西北核技术研究所, 2012(10)
- [8]过渡金属表面乙醇脱氢机理理论研究[D]. 李明. 中国石油大学(华东), 2012(06)
- [9]多种复杂化学反应动力学统一的数值模拟[J]. 钟巍,田宙. 化学工程, 2011(08)
- [10]复杂化学反应动力学仿真系统的研制[J]. 黄雪征,陈海玲,张腾飞,贺进虎. 南阳理工学院学报, 2011(04)