油页岩干酪根三维结构特性的分子模拟
发布时间：2023-05-07 02:21
油页岩是一种内嵌固体有机质的沉积岩,可以用来直接燃烧或者进行干馏得到石油的补充能源页岩油。油页岩中的主要有机成分干酪根是一种有机高分子聚合物,在热解过程中发生复杂的物理化学变化,单一的实验技术研究手段已经很难改善现有油页岩综合开发利用技术。因此,必须对油页岩干酪根的分子结构进行深层次研究。随着科学技术的发展、分子化学研究的深入及计算机处理数据能力的提升,分子模拟在油页岩干酪根分子结构的研究中处于日益重要地位。本文以抚顺、茂名油页岩干酪根13C NMR、XPS与元素分析数据为基础,构建了中国抚顺、茂名油页岩干酪根二维平均分子结构模型。通过物理密度、化学键浓度对抚顺、茂名油页岩干酪根结构模型进行了优化、精修,使得构建的干酪根结构模型物理密度、化学键浓度与实验匹配良好,从物理密度和化学键角度验证了模型的准确性与合理性。通过MS(Materials Studio 2017)对中国抚顺、茂名油页岩干酪根二维结构模型进行能量最优化的分子动力学模拟,得到其初始优化结构,并在此基础上进行分子动力学退火模拟,最终获得全局能量最优构型,即油页岩干酪根分子三维结构模型。在干酪根三维结构模型的基础上进行基于密...
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的背景及意义
1.1.1 能源现状
1.1.2 油页岩开发与利用
1.2 本课题国内外研究现状
1.2.1 油页岩结构特性研究现状
1.2.2 油页岩干酪根二维结构的研究现状
1.2.3 油页岩干酪根三维结构的研究现状
1.3 理论研究方法
1.4 课题研究的主要内容
1.4.1 干酪根分子结构模型的构建研究
1.4.2 干酪根分子结构特性研究
第2章 油页岩干酪根二维结构模型构建
2.1 抚顺、茂名干酪根实验数据处理
2.1.1 13C NMR数据处理
2.1.2 XPS数据处理
2.1.3 元素分析及原子比数据处理
2.2 抚顺、茂名干酪根二维结构模型构建
2.2.1 抚顺干酪根模型构建
2.2.2 茂名干酪根模型构建
2.2.3 结构模型化学键浓度计算方法
2.2.4 实验化学键浓度计算方法
2.2.5 结构模型修正
2.3 抚顺、茂名干酪根结构模型验证
2.3.1 密度验证
2.3.2 化学键浓度验证
2.4 本章小结
第3章 油页岩干酪根三维结构模型构建及反应性分析
3.1 抚顺、茂名干酪根三维结构构建
3.1.1 分子动力学模拟参数设定
3.1.2 量子力学模拟参数设定
3.1.3 最优化模型能量分析
3.2 抚顺干酪根热解初期反应性研究
3.2.1 分子结构RDF分析
3.2.2 化学键键长分布
3.2.3 化学键键级分析
3.2.4 静电势分析
3.3 茂名干酪根热解初期反应性研究
3.3.1 分子结构RDF分析
3.3.2 化学键键长分布
3.3.3 化学键键级分析
3.3.4 静电势分析
3.4 干酪根热解中后期碳骨架反应性研究
3.4.1 碳骨架中C-C键稳定性研究
3.4.2 碳骨架中C-O键稳定性研究
3.4.3 碳骨架中自由基对邻近化学键稳定性研究
3.4.4 碳骨架热解中后期化学键断裂顺序预测
3.5 本章小结
第4章 油页岩干酪根化学键浓度与能量密度特性研究
4.1 干酪根结构模型的选取
4.2 干酪根芳碳率特性分析
4.3 干酪根能量密度特性分析
4.3.1 干酪根能量密度计算
4.3.2 总能量密度特性分析
4.3.3 价电子能密度特性分析
4.3.4 非键能密度特性分析
4.4 干酪根中共价键浓度特性分析
4.4.1 C-C化学键浓度特性分析
4.4.2 C-H化学键浓度特性分析
4.4.3 C-O化学键浓度特性分析
4.4.4 总化学键浓度特性分析
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号：3810054
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的背景及意义
1.1.1 能源现状
1.1.2 油页岩开发与利用
1.2 本课题国内外研究现状
1.2.1 油页岩结构特性研究现状
1.2.2 油页岩干酪根二维结构的研究现状
1.2.3 油页岩干酪根三维结构的研究现状
1.3 理论研究方法
1.4 课题研究的主要内容
1.4.1 干酪根分子结构模型的构建研究
1.4.2 干酪根分子结构特性研究
第2章 油页岩干酪根二维结构模型构建
2.1 抚顺、茂名干酪根实验数据处理
2.1.1 13C NMR数据处理
2.1.2 XPS数据处理
2.1.3 元素分析及原子比数据处理
2.2 抚顺、茂名干酪根二维结构模型构建
2.2.1 抚顺干酪根模型构建
2.2.2 茂名干酪根模型构建
2.2.3 结构模型化学键浓度计算方法
2.2.4 实验化学键浓度计算方法
2.2.5 结构模型修正
2.3 抚顺、茂名干酪根结构模型验证
2.3.1 密度验证
2.3.2 化学键浓度验证
2.4 本章小结
第3章 油页岩干酪根三维结构模型构建及反应性分析
3.1 抚顺、茂名干酪根三维结构构建
3.1.1 分子动力学模拟参数设定
3.1.2 量子力学模拟参数设定
3.1.3 最优化模型能量分析
3.2 抚顺干酪根热解初期反应性研究
3.2.1 分子结构RDF分析
3.2.2 化学键键长分布
3.2.3 化学键键级分析
3.2.4 静电势分析
3.3 茂名干酪根热解初期反应性研究
3.3.1 分子结构RDF分析
3.3.2 化学键键长分布
3.3.3 化学键键级分析
3.3.4 静电势分析
3.4 干酪根热解中后期碳骨架反应性研究
3.4.1 碳骨架中C-C键稳定性研究
3.4.2 碳骨架中C-O键稳定性研究
3.4.3 碳骨架中自由基对邻近化学键稳定性研究
3.4.4 碳骨架热解中后期化学键断裂顺序预测
3.5 本章小结
第4章 油页岩干酪根化学键浓度与能量密度特性研究
4.1 干酪根结构模型的选取
4.2 干酪根芳碳率特性分析
4.3 干酪根能量密度特性分析
4.3.1 干酪根能量密度计算
4.3.2 总能量密度特性分析
4.3.3 价电子能密度特性分析
4.3.4 非键能密度特性分析
4.4 干酪根中共价键浓度特性分析
4.4.1 C-C化学键浓度特性分析
4.4.2 C-H化学键浓度特性分析
4.4.3 C-O化学键浓度特性分析
4.4.4 总化学键浓度特性分析
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号：3810054
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