分子动力性模拟研究轻烃分子的高温裂解

发布时间：2024-03-10 14:49

　　烃类分子只含有碳、氢两种元素,可以为制备碳材料提供丰富的碳源,然而,由于烃类分子的裂解过程通常在高温,高压等极端条件下进行,虽然可以借助实验仪器对其裂解过程进行分析,但是只能分析单个或多个中间产物,对于研究其详细的裂解机理仍然存在挑战。目前,碳纳米材料的制备过程大多数有金属催化剂的存在,以降低反应所需的温度等,同样地,因反应过程迅速且复杂,其反应机理同样没有得到研究人员的统一认可。本文工作主要包括两部分:(1)利用分子动力学模拟甲烷裂解在该部分,选取甲烷作为研究对象,通过构建两个长度分别为68.38和147.3?的立方体模型,里面均含有1200个CH₄分子,分别在2500,3000和3500 K的温度下进行模拟计算,共计六个独立的模拟体系。通过分析六组数据,我们发现在3500K和0.1g/cm³的体系下,形成了一个稳定的碳纳米腔(CNC),该过程经历四个阶段:最初CH₄的裂解,随后链的伸长和支链化,环化和环缩合,最后是链的片状化和弯曲,在这些阶段之后,获得一个直径约为3.4nm、含923个C原子及少量H的稳定CNC。(2...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图3-1.立方体模型中分别包含1200CH4分子

图3-1.立方体模型中分别包含1200CH4分子。（a）d=0.1g/cm3和(b)d=0.01g/cm3。C和H分别用黑色和绿色代替。这些表示适用于下图。Figure3-1Cubiccellscontaining1200CH4molecu....

图3-2在密度为0.1g/cm3、温度为3500K的条件下,CH4裂解过程随时间推移的快照

FORTRAN脚本，可以详细描述CH4早期裂解的主要反。每个反应原子的所有标识（ID）都可以通过Getreac脚本LAMMPS安装包[73,74]输出BO文件（bonds.reax）。BO文，所有可逆反应可以通过GETPATH脚本删除，同时保，我们可以在给定的....

图3-3在0.1g/cm3和3000K的条件下，甲烷随着时间裂解的快照

西南科技大学硕士学位论文析模拟数据，正如所预料的，甲烷在最高密度为0.1g/c型中反应速度最快。从图3-2我们可以看出，CH4约在8成了一个稳定的碳纳米腔（CNC），因此在这个时间范围相比之下，对于其它五种情况，反应在10纳秒内仍未完图3-7，发现所有六个模拟中都显....

图3-4在0.1g/cm3和2500K的条件下，甲烷随着时间裂解的快照

最高温度3500K计算的结果，除非另有说明。3和3000K的条件下，甲烷随着时间裂解的快照。为清楚起见，otsofmethanepyrolysisastimeproceedsundertheconditionof0.1gOnlycarbonato....

本文编号：3924959