基于密度泛函理论的2-乙基蒽醌在Pd催化剂上的加氢机理

采用密度泛函理论方法研究了2-乙基蒽醌(eAQ)和H₂分子在Pd(111)催化剂上的吸附行为。结果表明,eAQ平行吸附在Pd(111)表面,金属Pd转移了部分电子给eAQ;H₂分子在Pd(111)面上发生了解离吸附,且解离能垒较低,表明金属Pd具有较强的H₂催化解离能力。在此基础上,根据eAQ的Fukui(0)指数和前线轨道等电子结构性质分析,研究了eAQ加氢机理,提出了eAQ加氢生成2-乙基蒽氢醌(eAQH₂)的2条可能的反应路径,路径1是H自由基先进攻离乙基近的羰基O原子,路径2是H自由基先进攻离乙基远的羰基O原子。研究发现,Pd催化剂催化蒽醌加氢选择性较高的原因,一是与eAQ自身电子结构性质相关,二是生成副产物的反应能垒远高于主反应。     

刀具磨损对TB6钛合金车削表面残余应力影响的研究

表面残余应力是表面完整性的重要指标,基于此研究刀具磨损对TB6钛合金车削表面残余应力的影响。应用计算机软件建立磨损刀具与TB6钛合金的有限元模型,仿真分析不同后刀面磨损量的刀具在车削过程中对切削力、切削温度和表面残余应力的影响,得到切削力、切削温度的变化趋势,以及进给方向和切削方向的表面残余应力受影响规律。     

杂环型聚酰亚胺的合成与性能比较

利用含有醚、酮及砜基官能团的二胺、二酐单体通过二步法合成了几种不同结构的聚酰亚胺。并应用FT-IR、TGA、DSC、X-Ray等测试方法,对所得聚酰亚胺树脂的性能进行测试与比较。结果表明,不同官能团对聚酰亚胺的性能影响极为不同,醚酮类聚酰亚胺能够在保持其热性能的前提下在一定程度上改善其溶解性,而含砜基聚酰亚胺则能极大地改善溶解性。应当根据具体应用对聚酰亚胺的种类进行选择。     

含砜基聚酰亚胺的合成与性能研究

利用含酮、砜基官能团的二酐、二胺单体,通过二步法得到不同结构的聚酰亚胺。应用FT-IR、TGA、DSC、X-ray等测试方法对所得聚酰亚胺树脂的性能进行了表征。结果表明,砜基会降低单体的反应性,引起热性能的降低,但是可以通过与反应性好的单体缩聚进行改善。若有柔性基团与砜基协同作用能够显著改善聚酰亚胺的溶解性。     

菲分子不同碳原子位置加氢初始反应的量子化学

本论文采用基于密度泛函理论的量子化学从头计算方法,对菲分子中不同位置碳原子的加氢反应进行了研究。通过比较不同位置加氢产物的相对能量以及不同位置加氢反应能垒的高低,发现菲分子的外环碳原子较容易发生加氢反应,所得加氢产物的稳定性也相对较高;内环碳原子由于空间位阴的影响,难以发生加氢反应,也难以生成稳定的产物。     

稠环芳烃直接加氢的分子模拟研究

为提高重质油轻质化效率,抑制生焦,需对其中稠环芳烃加氢的具体过程详细探讨。本论文构建了一系列不同芳环数组成的稠环芳烃,以分子模拟为手段从反应机理层面研究稠环芳烃(PAHs)加氢反应过程。采用基于密度泛函理论的DMol~3模块对反应过程进行模拟计算,得到不同稠环芳烃加氢过程的反应热和能垒,通过数据比较探索稠环芳烃按照自由基热反应机理加氢时反应的难易程度。数据分析的结果显示,在自由基足量存在且能与模型化合物有效接触的理想状态下,稠环芳烃分子芳环数、分子饱和度对加氢难易程度影响不大,芳环极易与氢自由基结合,重质油加氢困难并非是因为稠环芳烃与氢自由基直接反应困难造成。     

BaX分子筛吸附分离C8芳烃过程中的尺寸筛分机理

通过量子化学方法考察侧链与芳环二面角变化对乙苯分子结构稳定性的影响,进一步通过分子动力学讨论乙苯分子在SiFAU和BaX分子筛中扩散时的柔顺性;结合量子化学方法和波函数分析,分别研究了邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、乙苯4种C₈芳烃异构体在电子密度为0.002等值面确定的三维尺寸信息,以及SiFAU和BaX分子筛超笼簇模型的静电势和孔口尺寸。结合C₈芳烃在分子筛中的扩散结果可知,4种C₈芳烃异构体皆可扩散通过比自身尺寸稍小的分子筛孔口。因此,在根据尺寸筛分机理筛选吸附剂时,需要综合考虑分离组分分子的表面电子特征。     

分子结构对针状焦中间相堆积形态的影响

采用分子模拟方法考察分子结构对针状焦中间相堆积的影响。模拟结果表明,蒽三聚物和四聚物堆积形态比较有序,而二聚物、五聚物和六聚物堆积形态不规整。模型化合物中的蒽三聚物和四聚物是针状焦中间相理想的分子组成。研究发现,蒽三聚物分子结构中引入烷基侧链不利于中间相的有序堆积。总之,与蒽三聚物或四聚物结构相似且不含侧链的化合物是针状焦中间相理想的组成。     

氢气及壬基蒽在铂团簇上吸附活化的电子作用机制初探

多环芳烃在石油的高沸点馏分中占据一定比重且较难转化,通过加氢裂化使稠环芳烃轻质化是目前较为有效的转化途径。作为催化反应的第一步,多环芳烃在催化材料表面的吸附对后续的反应历程具有重要意义。采用分子动力学与密度泛函理论(DFT)作为研究手段,选取纳米尺寸的Pt团簇作为吸附模型,首先从前线轨道角度分析了H2在Pt团簇上吸附的作用方式,比较了H2在Pt团簇上从物理吸附到化学吸附转化过程中电子分布的变化,考察了9 壬基蒽在加氢团簇表面吸附加氢的内在电子作用机制,并基于该共吸附体系内电子传递的环路机制构建了带取代侧链的三环芳烃与加氢中心相互作用的电子传递模型。     

沥青质-二甲苯体系中结构组成对沥青质自扩散系数的影响

以沥青质-二甲苯体系模拟稠油体系,采用分子模拟方法考察沥青质致黏机理。沥青质-二甲苯平衡体系中沥青质的自扩散主要受沥青质分子间相互作用的影响。沥青质分子间相互作用能越大,沥青质自扩散的越慢,对应的稠油黏度越大。而沥青质分子间相互作用主要包括芳香环之间的π-π作用和含有较强电负性杂原子基团间氢键两方面。这将为稠油降黏提供理论指导。