粒度对纳米石墨燃烧热力学性质影响的量子化学研究

粒度是影响煤粉燃烧的重要内因之一,本文首次应用量子化学方法研究粒度对纳米颗粒燃烧热力学性质的影响.建模时将煤结构理想化,以结构类似的六方石墨原子簇模拟纳米煤颗粒.应用Gaussian98程序的HF方法计算不同粒度的石墨原子簇燃烧的热力学性质,并讨论粒度影响燃烧热力学性质的规律.结果表明:粒径显著影响石墨原子簇燃烧热力学性质,标准摩尔燃烧焓(△cHmθ)、标准摩尔燃烧吉布斯函数(AcGmθ)和标准摩尔燃烧熵(△cSmθ)随石墨原子簇粒径的减少而减小,平衡常数的对数(1n KO)则随粒径减小而增大,并且△cHmθ、△cG,mθ、△cSmθ、lnKθ均与粒径的倒数呈线性关系.对于原子数较多的体系,Gaussian程序计算难以进行.块状石墨的热力学性质通过外推法求得,其△cHmθ为-353.08 kJ-mol-1,△cGmθ为-362.24 kJ-mol-1,△cSmθ为30.61 KJ·mol-1,lnKθ为146.13.这些数据与文献值比较接近.     

纳米金刚石反应热的量子化学研究

为了研究纳米粒子的粒度对比表面能及其参与反应时对反应热的影响规律,本文以球形原子簇来模拟纳米金刚石颗粒,建立了计算纳米粒子比表面能和摩尔反应热的模型,用量子化学方法（AM1）,对粒度不同的金刚石纳米粒子的比表面能以及与二氧化碳反应的摩尔反应热进行了计算。结果表明：纳米粒子的比表面能随其粒径的减小而增大,且随着粒径的增大比表面能减小的趋势逐渐趋于平缓,而摩尔反应热的代数值则随其粒径的增大而增大。     

PM6法研究粒径对纳米TiO_2的热力学性质的影响

本文从热力学角度,研究粒径对锐钛矿型纳米二氧化钛的影响,为更好地应用该物质提供理论支持。通过构建不同粒径的锐钛矿型纳米二氧化钛的模型,用PM6量子化学方法来计算其热力学性质。结果表明:纳米二氧化钛的粒径对其热力学性质有显著的影响,随着纳米二氧化钛球簇的粒径降低,纳米二氧化钛的表面能和比表面能增加,摩尔生成吉布斯自由能和摩尔生成焓均增大,而其摩尔熵减小。     

多溴二苯并噻吩系列化合物的热力学性质及稳定性的密度泛函理论

本文在298.15 K和1.013×10~5Pa时,根据密度泛函理论(DFT),使用Gaussian 03程序,在B3LYP/6-31G(d)水平上计算117个多溴二苯噻吩系列化合物(PBDTs),得各分子的热力学性质。设计等键反应,计算PBDTs系列化合物的标准生成热Δ_fH~(?)和标准生成自由能Δ_fG~(?)。同时用程序Origin7.5将这些热力学参数与溴原子的取代位置及取代数目线性回归,求出相关方程,研究表明:热力学参数、标准生成热、标准生成自由能与溴原子的取代位置及取代数目之间关系极密切。根据标准生成自由能的相对大小,本文从理论上求得该化合物异构体的相对稳定性顺序。本文研究该化合物热力学性质及其稳定性,对于研究其生成、降解以及对环境的潜在威胁具有重要意义。     

粒度对硝胺类含能化合物撞击感度影响的理论研究

为了研究粒度对硝胺类含能化合物撞击感度的影响规律,选取了HMX、RDX、CL-20三种典型硝胺类含能化合物作为研究对象,建立了不同纳米颗粒大小的化合物模型,采用B3LYP/6-31G方法对各个模型的性能进行了计算与分析。结果表明,单位分子的能量E及最高占据轨道与最低空轨道能量差△ε总体上随RDX、HMX、CL-20颗粒大小的增大而减小,即硝胺类含能化合物的撞击感度随化合物颗粒大小的增大而增大。可见,将硝胺类炸药纳米化可有效降低其撞击感度。     

蜂巢基底纳米颗粒SEM图像分析方法研究

分析了蜂巢形基底上纳米颗粒SEM图像的特征,阐明了纳米颗粒特征值提取所遇到的问题。借助形态学滤波、直方图均衡、颗粒分析等图像处理方法,解决了图像二值化处理后纳米颗粒图像上的大孔洞、粘连颗粒影响粒径提取等问题。给出了蜂巢形基底上纳米颗粒SEM图像处理算法,实现了占空比、粒径分布等纳米颗粒特征值提取的目标,为进一步对纳米器件的参数进行定量评价和改进奠定了基础。     

单颗粒载氧体化学链燃烧反应性能数值分析

旨在利用实验室条件下在流化床中的颗粒粒径、孔隙率以及还原反应动力学典型数据模拟单个载氧体颗粒的反应过程。采用一种较为通用的均质模型与收缩核模型结合的气-固反应模型,模拟分析多孔载氧体颗粒(CuO/Al2O3)与合成气(H2/CO)的非催化反应,并考虑了还原反应动力学、颗粒内外部传质以及传热的影响。在非稳态情况下,得到典型球形载氧体颗粒内部反应物浓度沿粒径分布,以及不同因素对反应速率的影响。结果表明,孔隙率、颗粒粒径以及反应动力学参数都对还原反应有较大影响,该研究为载氧体设计优化以及反应器设计提供基本指导。     

土壤透气性及粘土颗粒比表面积与粘土颗粒粒度分布分形维数关系

采用数字显微系统测定了部分华南地区土壤中粘土颗粒粒径分布分形维数值,提出了土壤中粘土颗粒群粒度分布分形维数的几何法计算模型,并就这种分形维数与土壤比表面积和土壤透气性等性质的相互关系作了初步探讨。结果表明,采用数字显微系统测定的粘土颗粒粒径分布分形维数值介于2.2708到2.9483之间,与常规方法测定结果吻合;含砂较多的土壤样品,BET比表面积和Blaine透气时间随粒度分布分形维数值增大而减小;含粘粒较多的土壤样品,BET比表面积和Blaine透气时间同随粒度分布分形维数值增大而增大。     

多溴苊烯化合物的分子结构和热力学性质

多溴苊烯是潜在的一类有机污染物,本文采用密度泛函理论在B3LYP/6-311G**水平上,优化这类化合物的分子几何结构135个,获得它们在理想气态的一些热力学性质的数值,研究这些性质与取代的溴原子数目和位置的关系,根据各异构体的标准生成Gibbs自由能的相对大小,求出它们热力学稳定性的顺序。结果表明:大部分多溴苊烯分子具有平面的几何构型。最稳定及最不稳定异构体的△_fH~θ及△_fG~θ,都随Br原子数目增加而逐渐增加。溴原子数目相同的△_fH~θ和△_fG~θ与溴原子的取代位置有很大的关系,其相对稳定性由分子内Br…Br核排斥作用的强弱而决定。     

不同灌溉方式下耕作土壤的分形特征研究

通过对西安北郊污灌区耕地土壤与正常耕地土壤粒径分布的分形维数分析,结果表明:土壤颗粒表面分形维数D与粒径<0.002mm颗粒的百分含量呈极显著正相关.污灌土壤的分形维数大于正常土壤,其值2.7448～2.8449之间,平均2.785.而正常土壤在2.7253～2.7746之间,平均2.755.这表明污水灌溉对土壤粒度分布和结构有重要影响,增大了土壤粒径<0.002mm颗粒的百分含量,进而影响到土壤粒径的分形分维.     

直流MIG焊焊接烟尘粒度分析

采用光散射法和光纤型准光弹性散射颗粒粒度测试仪测量直流MIG焊烟尘粒度,探索了直流MIG焊烟尘的粒度分布规律,分析了焊接参数与熔滴过渡形式对烟尘粒度的影响。研究结果表明,直流MIG焊烟尘粒度遵循一定的分布规律,焊接工艺参数与熔滴过渡形式对焊接烟尘粒度大小有一定的影响。     

纳米钛白合成过程的分析--从钛矿到纳米钛白

钛白（TiO2）纳米粉末具有反应活性高、可见光透过性好、吸收紫外光性能强等持点,可用作高级油漆、涂料、精细陶瓷、催化剂和化妆品等的原料,具有广阔的应用前景。钛白的制备分为硫酸法和氯化法。硫酸法对钛矿的要求不高,工艺相对简单和成熟,在中国已经普遍采用,但是能耗高、污染大、产品质量差,在国际上处于淘汰的地位。相反,氯化法虽然对钛矿的要求高,但是其流程短、污染小、产品质量容易控制,是在国际上处于推广的技术,但是该技术相对不成熟需要进一步研究和完善,如：如何使用中国比较富有的矿物：钛铁矿。氯化法的工艺分为三步：矿物的前处理、矿物的氯化和四氯化钛转化制钛白。本文介绍了文献中有关矿物氯化和四氯化钛转化工艺的研究和开发进展。本文简单介绍了体系达到平衡时基于Gibbs自由能最小的热力学原理,从而确定系统的平衡组成;还介绍了可以预测气相法合成纳米颗粒直径的颗粒动力学模型。本文使用热力学原理分别分析了这三个过程,得到了这三个过程各自的最佳反应温度、最佳配比、以及杂质在矿物氯化和四氯化钛转化过程中的变化、对过程的影响等。然后使用颗粒动力学模型,研究四氯化钛转化制钛白的反应器,以获得控制纳米颗粒尺度的策略。本文的结论是：在矿物的前处理中,应当将钛铁矿与焦碳在1200K的温度下,进行焙烧,钛铁矿分解为金红石矿和氧化亚铁,通过酸洗可以将氧化铁除去,同时除去钙、镁,从而得到相对较纯的金红石矿。但是在焙烧过程中,氮气的含量将控制。在氯化过程中,发现（1）将金红石矿与焦碳一起焙烧,将提高金红石矿的利用率;（2）金红石矿：氯气：焦碳的比例为l：3：3;（3）反应最好在两个流化床反应器中进行,第一流化床反应器的温度为1200—1500K,第二流化床反应器的温度为1000—1200K,这样金红石矿的利用率高,四氯化钛的收率高,而部分杂质将以液态形式被去除;（4）在氯气中含有一定的空气是允许的,但是其代价是将消耗更多的焦碳,产生CO;（5）金红石矿中杂质（钛铁矿、钙钛矿、镁钛矿、硅石、钒矿）的含量需要足够低,因为这些杂质很容易转化为相应的氯化物,从而使产品的纯度降低。但是金红石矿中含有少量铝土矿是允许的。在转化制备纳米钛白的过程中,发现：（1）通过模拟计算得到的纳米颗粒的大小与实验测定值比较接近;（2）反应中总的气量增加,纳米颗粒的粒度减少;四氯化钛的进料浓度增加,纳米颗粒的粒度增加;反应温度和反应器长度的增加,纳米颗粒的粒度也将增加。     

多溴代芴的分子结构和热力学性质

多溴代芴化合物是一类潜在的化学污染物,其热力学性质数据对于进一步研究这些化合物的其它物理、化学性质以及它们在环境中的形成、分布及迁移转化机制有重要价值,但这些热力学性质数据极其缺乏.本文采用密度泛函理论在B3LYP/6-311G**水平上优化135个多溴代芴分子的几何结构,并获得它们在理想气态的一些热力学性质的数值,研究这些性质与取代的溴原子数目和位置的关系,根据各异构体的相对标准生成Gibbs自由能的大小,得它们热力学稳定性的顺序.结果表明:多溴代芴分子的几何构型,取决于溴原子的取代位置.多溴代芴最稳定及最不稳定异构体的△fHθ及ΔfGθ,都随Br原子数目增加而逐渐增加.溴原子数目相同的多溴代芴异构体的△fHθ和△fGθ与溴原子的取代位置有很大的关系,其相对稳定性看离域π键和Br…Br核排斥作用的强弱而决定.     

多粒径颗粒并罐装料偏析行为的离散单元模拟

针对某高炉多粒径颗粒并罐装料过程中料罐内颗粒存在的粒度偏析现象,采用离散单元法(DEM)对其装料行为进行了数值模拟研究。数值结果表明:由于并罐式无料钟装料装置的特殊结构导致了左右料罐内存在不同的颗粒粒度偏析。其中,左罐中自左至右呈现出大、小、小、大的颗粒粒度偏析分布,而右罐中自左至右呈现出小、小、大、大的颗粒粒度偏析分布,且两料罐中料堆堆尖处都呈现小颗粒分布居多,大颗粒分布较少的偏析现象,模拟结果与文献报道装料结果十分吻合。最后,进一步分析了不同区域内的相对平均粒径及偏析指数分布。     

HClO对贻贝粘附单元DOPA氧化的理论研究

采用量子化学密度泛函理论(DFT)研究贻贝粘附单元DOPA(3,4-二羟基苯丙氨酸)的结构与性质,得分子的几何构型、原子电荷分布、反应活性及热力学等参数,表明:DOPA苯环易与HClO(次氯酸)发生亲电取代反应(1),生成3-氯4,5-二羟基苯丙氨酸,阻碍生成贻贝内超强粘附单元DOPA二联体,降低粘附蛋白间粘性;DOPA侧链易与HClO发生亲电亲核反应(2),促使DOPA侧链的断裂,降低粘附蛋白内粘性;在相同温度下,反应(1)和反应(2)的△G<0,且△G(1)<△G(2),反应(1)较易发生.     

催化合成水杨酸甲酯的热力学计算与分析

利用Benson基团贡献法计算了水杨酸甲酯的热力学数据△_fH~θ和C_p,对甲醇和水杨酸催化合成水杨酸甲酯反应体系进行了热力学分析,通过对反应自由能变化△,G、平衡常数K_p以及水杨酸的平衡转化率的计算分析,结果表明该反应为吸热反应,其吉布斯自由能变化为负值,水杨酸甲酯可以得到较高的转化率,为催化合成水杨酸甲酯的研究提供了热力学数据。     

二氯苯基异氰酸酯的制备及模拟计算

对不同结构的二氯苯胺及对应的产物异氰酸酯进行构型优化、热力学、电荷分布等量子化学计算,由模拟结果可知,对于二氯苯胺异氰化反应,△rH、△rG均随取代基的位置变化不明显,其中3,4-位取代的△rH、△rG最小,反应的△rS均大于零.在理论计算的基础上,以固体光气为原料与二氯苯胺反应合成了6种二氯苯基异氰酸酯.结果表明,3...     

纳米铝熔化过程的分子动力学模拟

运用Compass力场的分子动力学方法,研究了含氧化层的纳米铝球颗粒熔点的变化规律。通过对铝球升温,探索了铝球粒径及氧化层厚度对其熔点的影响,以及含氧化层纳米铝球颗粒的熔化过程。铝粉粒径很小时,其表面形成的氧化层较薄,热膨胀作用使氧化层逐渐破裂。当粒径较大及氧化层较厚时,若温度升至氧化层熔点,由于铝球内核压力的协同作用导致氧化层突然破裂,铝原子与空气接触发生爆燃。结果表明:同一粒径的纳米铝粉,氧化层厚度越厚,氧化层熔化时爆裂现象越严重。     

基于纳米铜烧结互连键合技术的研究进展

第三代半导体与功率器件的快速发展对封装互连技术提出了新的需求,纳米铜、银烧结互连技术因其优异的导电、导热、高温服役特性,成为近年来第三代半导体封装进一步突破的关键技术.其中,纳米铜相较于纳米银烧结具有明显的成本优势和更优异的抗电迁移性能,然而小尺寸铜纳米颗粒的制备、收集与抗氧化性都难以保证,影响了其低温烧结性能与存储、...     

气体保护焊烟尘粒度与发尘量分析

为了测量与分析气体保护焊烟尘粒度与发尘量,分别对实芯焊丝的熔化极气体保护焊和药芯焊丝的CO2焊进行烟尘收集,采用光散射法和光纤型准光弹性散射颗粒粒度测试仪测量烟尘粒度,根据JIS标准,在不同的焊接工艺参数下进行烟尘发尘量测量试验,分析了工艺方法与焊接参数对烟尘粒度与发尘量的影响,并研究降低烟尘发尘量的措施。研究结果表明,气体保护焊烟尘粒度遵循一定的分布规律,工艺方法和焊接工艺参数对焊接烟尘粒度大小和发尘量有一定的影响。