不同热力学条件下一氧化碳及含少量氢杂质的一氧化碳聚合研究

发布时间：2022-01-22 17:59

　　高压可以通过改变物质内部的化学键,将机械能以相变的方式储存在物质内部,并在适当的外界条件下将能量释放出来,通过高压的方式来合成高能密度材料是含能材料研究的一个重要思路。聚合氮是高压合成高能量密度材料的代表,但是聚合氮生成条件十分严苛,产物也不易保持到常规条件。一氧化碳与氮气具有相同的分子量和核外电子数以及相似的结构,而且实验已经验证其在高压下可以聚合,探索聚合一氧化碳压制聚合的热力学路径,产物主要结构、性质以及稳定性方面是现在亟待解决的问题。本文通过第一性原理分子动力学方法对一氧化碳在不同热力学条件下的聚合进行了详细地研究。通过第一性原理分子动力学方法对不同初始条件、不同超胞大小、不同温度、以及含有不同浓度的H₂和N₂杂质的CO进行计算模拟,发现:1.通过对比以α与ε相的CO初始结构进行MD模拟,发现以ε-CO作为初始相更加有利于CO的聚合;采用不同超胞大小作为初始态,证明超胞大小对聚合结构有很大影响:当超胞中含有108个CO时开始聚合时的压力在10¹5 GPa之间,当超胞中含有64个CO分子时开始聚合时的压力为10 G... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

CO的相图[25]

第2章理论基础5第2章理论基础2.1分子动力学分子动力学（MolecularDynamics，MD）是一套使用综合性技术的分子运动模拟方法。在很多领域都使用到了分子动力学方法，特别是在凝聚态物理的发展中占有很大地位。MD模拟主要是利用微观的物理量进行统计，从而得到宏观物理规律，因此有助于加强我们对物理和化学变化的微观认识。2.1.1分子动力学计算模拟分子动力学可以分为经典分子动力学和第一性原理分子动力学。经典分子动力学主要根据牛顿运动方程来求解。其优点是计算体系比较大，计算速度快，而缺点是精度不够。第一性原理分子动力学是基于量子力学发展起来的。其优点是计算的精度比较好高，而缺点是计算的体系小，不超过1000个原子，计算的速度比较慢。图2.1分子动力学模拟过程示意图图2.1给出了分子动力学模拟的过程。具体执行过程可以描述为：1.给出系统的初始条件；

第3章一氧化碳在高压下的第一性原理分子动力学研究17图3.1包含64个CO分子的模拟包在不同设定温度下，在压力作用下的聚合的径向分布函数。a和b为设定温度300K,c和d设定温度为350K，e和f设定温度为400K。左列为C-C之间的径向布函数，右列为C-O之间的径向分布函数。首先，我们研究C-C之间径向分布的随温度和压力的变化。在温度为300K时，由图3.1(a)可见，在10GPa时r=1.5出现一个新峰，并且随着压力增加此峰迅速增高，说明此时已经形成了C-C键。当压强继续增加，在15GPa时，在r=1.32附近逐渐形成一细小的新峰，与之对应的键为C=C键，并且其峰高接近1.5峰高的一半，随着压力增加在左移的同时增高。在350K时，在10GPa时，


本文编号：3602649