褐煤热解过程中含氧官能团的演化

基于热重红外技术(TG-FTIR)对神华褐煤进行热解实验研究,在线检测热解过程中含氧气体的释放规律,并通过傅里叶变换显微红外分析不同温度下煤焦样中含氧官能团的赋存状态和含量变化。将宏观产物信息与微观含氧官能团的变化相结合,推断出含氧官能团在热解过程中的演化以及发生的基团反应,以达到揭示褐煤热解机理的目的。结果表明:热解过程中的含氧气体生成特性可以较好地反映煤中的羟基、羧基、羰基等含氧官能团的演变规律;煤中的含氧官能团具有较高的活性,大部分有机含氧官能团的转化主要发生在500℃以下,在500℃以上除少量的氢键难以去除外,其他含氧官能团均检测不到;500℃以上的含氧气体释放主要来源于煤中的矿物质分解。     

褐煤氧化过程中含氧官能团的演化

基于傅里叶红外技术(FTIR)经过对红外光谱进行分峰拟合,用峰面积进行半定量测量等处理,研究神华褐煤在氧化过程中不同时期含氧官能团赋存状态及含量变化。通过热重红外联用技术(TG-FTIR)研究该种煤在氧化过程中的气体释放特性。研究结果表明:在褐煤氧化过程中释放的CO_2、CO、H_2O气体与煤样中的-COOH、C=O、-OH含量变化有着对应的关系,可以通过气体的释放来表征相应官能团的变化;在-OH氧化过程中释放热量加速氧化进程;含氧官能团中C=O氧化温度最高,结构最为稳定,并且在低温氧化过程中作为-OH脱水和-COOH脱酸的中间产物含量变化较为平缓。     

基于自动微分的反应动力学程序设计

针对ReaxFF反应力场，开发了一套基于PyTorch的计算软件，功能上实现了直接读取分子动力学轨迹文件并计算分子运动模拟过程中的原子所受到的势能函数等能量项。将这些能量项在分子运动模拟各个时刻的值直观地展现在科研人员面前。使用GULP也同样地计算了这些势能函数，经过对比可以看到与经GULP计算后绘制的势能函数图像重合，证明了代码是准确且可靠的。并且引入自动微分技术，使得ReaxFF可以与神经网络结合进行优化。