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煤中低分子化合物的氧化自燃机理研究

2020-11-22阅读(848)

煤中低分子化合物的氧化自燃机理研究

论文摘要

煤是一种由多种化学键和官能团组成的大分子和低分子化合物组成的混合体。其中,煤中的低分子化合物是组成煤的重要物质,低分子化合物占煤中有机质的含量为10%～23%,甚至有占有机物总量40%的报导。煤中的低分子化合物在煤的自燃中起重要的作用,但没有人涉足本领域的研究。本论文首次应用量子化学理论从微观上系统地研究了煤有机质中低分子化合物的氧化自燃机理,应用密度泛函理论,B3LYP/6-3llG研究了低分子化合物氧化自燃过程中的反应物、中间体、过渡态和产物的整个反应历程,创立了煤中低分子化合物的氧化自燃机理理论,填补了煤自燃研究领域的空白。本研究对煤矿的开拓设计,安全生产,火灾综合防治、煤的综合利用以及想着科学的研究等方面都具有重要的意义和应用价值。主要研究内容和研究成果概括如下:应用量子化学密度泛函（DFT）理论计算方法,在B3LYP/6-31G计算水平上,对所构建煤中的低分子化学基本结构单元进行了优化,得到了分子构型参数和振动频率。根据分子轨道理论,煤中低分子化合物的氧化自燃反应发生在电荷密度较大的原子部位,计算得到了煤有机质中低分子化合物发生氧化自燃反应的活性点。根据煤分子的活性点,应用化学反应机理理论推测了煤氧化自燃生成水、一氧化碳、二氧化碳和甲烷的化学反应过程,采用量子化学密度泛函（DFT）理论在B3LYP/6-311G水平下对反应物、产物、中间体和过渡态分子进行几何优化,计算了反应各驻点的振动频率,并通过振动分析,确认所得的每一个过渡态的真实性。获得了零点振动能（ZPE）,并在同一水平下进行了内禀

论文目录

  • 创造性成果声明
  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 第一章 绪论
  • 1.1 论文的研究内容
  • 1.2 论文研究的目的和意义
  • 1.3 煤自燃机理理论研究
  • 1.4 煤的分子结构研究
  • 1.5 煤炭自燃机理的量子化学研究
  • 参考文献
  • 第二章 理论和研究方法
  • 2.1 Schro|¨dinger 方程及近似
  • 2.2 分子轨道理论
  • 2.3 电子相关与多体微扰理论
  • 2.3.1 电子相关能
  • 2.3.2 组态相互作用理论
  • 2.4 密度泛函理论
  • 2.4.1 Kohn-Sham 方程
  • 2.4.2 Hohenberg-Kohn 变分
  • 2.4.3 Lee-Yang Parr 的局域密度近似（LDA）
  • 2.4.4 基组的选择
  • 2.4.5 过渡态理论
  • 2.5 振动频率的计算
  • 2.5.1 转动能量
  • 2.5.2 振动能量及量子化处理
  • 2.6 化学反应路径IRC 近似
  • 2.7 研究方法
  • 参考文献
  • 3CH2COCH2CH3＋O 的化学反应机理研究'>第三章 煤氧化自燃过程中CH3CH2COCH2CH3＋O 的化学反应机理研究
  • 3.1 煤中低分子化合中的3-戊酮分子的几何构型
  • 3.2 3-戊酮分子中最容易与氧气发生化学反应的部位及其化学反应
  • 3.3 煤中3-戊酮分子氧化自燃反应的计算结果
  • 3.3.1 各驻点几何构型及化学反应过程分析
  • 3.3.2 IRC 反应路径分析
  • 3.3.3 反应位垒的计算
  • 3.4 本章结论
  • 参考文献
  • 3CH2CH2CH2COOH＋O 的化学反应机理研究'>第四章 煤氧化自燃过程中CH3CH2CH2CH2COOH＋O 的化学反应机理研究
  • 4.1 煤中低分子化合中的戊酸分子的几何构型
  • 4.2 戊酸分子中最容易与氧气发生化学反应的部位及其化学反应
  • 4.3 煤中戊酸分子氧化自燃反应的计算结果
  • 4.3.1 各驻点几何构型及化学反应过程分析
  • 4.3.2 IRC 反应路径分析
  • 4.3.3 反应位垒的计算
  • 4.4 本章结论
  • 参考文献
  • 3CH2CH2CH2CH2OH＋O 的化学反应机理研究'>第五章 煤氧化自燃过程中CH3CH2CH2CH2CH2OH＋O 的化学反应机理研究
  • 5.1 煤中低分子化合物中戊醇分子的几何构型
  • 5.2 戊醇分子中最容易与氧气发生化学反应的部位及其化学反应
  • 5.3 煤中戊醇分子氧化自燃反应的计算结果
  • 5.3.1 各驻点几何构型及化学反应过程分析
  • 5.3.2 IRC 反应路径分析
  • 5.3.3 反应位垒的计算
  • 5.4 本章结论
  • 参考文献
  • 3CH2CH2CH2CH3＋O的化学反应机理研究'>第六章 煤氧化自燃过程中CH3CH2CH2CH2CH3＋O的化学反应机理研究
  • 6.1 煤中低分子化合物中的戊烷分子的几何构型
  • 6.2 戊烷分子中最容易与氧气发生化学反应的部位及其化学反应
  • 6.3 煤中戊烷分子氧化自燃反应的计算结果
  • 6.3.1 各驻点几何构型及化学反应过程分析
  • 6.3.2 IRC 反应路径分析
  • 6.3.3 反应位垒的计算
  • 6.4 本章结论
  • 参考文献
  • 结论与展望
  • 科研和论文发表情况
  • 致谢

    • 相关论文文献

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