碳链氧化断裂及塑料降解机理的研究

发布时间：2023-03-19 14:56

　　现今社会,大量石化塑料被广泛使用,塑料固体废物日益增长,然而如聚乙烯和聚苯乙烯等塑料却是高度稳定的聚合物,具有高分子量和强疏水性,碳链也具有很强的抵抗氧化-还原酶裂解的性质,阻碍降解的特点十分明显,由此产生了严重的生态问题。如何更加环保高效地实现对塑料的降解是摆在人类面前的一个重大难题,而实现聚合物中高度稳定的连续的C-C骨架结构的断裂或氧化是塑料降解中的关键之处。因此,本论文研究首先分析了 P450 OleTJE酶催化脂肪酸脱羧过程中产生的自由基结构或离子结构的性质,发现碱性环境和含碳正离子的结构更有利于碳链的断裂。然后计算寻找了氧自由基氧化聚乙烯的路径,发现羟基自由基和超氧阴离子有利于聚乙烯的氧化。最后探究了碳正离子的存在对碳链稳定性影响的规律,发现碳正离子的存在会显著减弱碳链上一些C-C键的强度,并且碳链上碳正离子的数量越多,密度越大,C-C键的强度减弱的程度越大。但是,碳正离子密度越大,整个分子能量就会越大,越难以产生。基于本论文解析P450 OleTJE酶催化脂肪酸脱羧的过程,其中有C-C键的断裂,结合其他课题组研究,表明塑料可以在光照和氧气等的参与下和羟基自由基作为中间产物...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 废弃塑料降解研究的背景和意义
    1.2 塑料降解研究的现状
    1.3 P450酶脱羧
        1.3.1 P450酶概述
        1.3.2 P450酶参与的催化反应与P450 OleT_JE的特点
    1.4 氧自由基与碳正离子概述
    1.5 量子化学计算概述
    1.6 选题依据及研究思路
第二章 P450酶催化脂肪酸脱羧过程中C-C键断裂的研究
    2.1 引言
    2.2 计算方法
    2.3 三种确定键强的方法
    2.4 模型结构设计和电荷分布分析
    2.5 结果与讨论
        2.5.1 碱性条件下离子结构
        2.5.2 碱性条件下自由基结构
        2.5.3 酸性条件下离子结构
        2.5.4 酸性条件下自由基结构
        2.5.5 综合分析
    2.6 本章小结
第三章 聚乙烯C-C键被氧化和断裂的研究
    3.1 引言
    3.2 计算方法
    3.3 羟基自由基氧化聚乙烯计算结果与分析
        3.3.1 烷烃与羟基自由基反应
        3.3.2 烷烃自由基与氧气的反应
        3.3.3 脂过氧自由基(ROO·)与烷烃和烷烃自由基的反应
        3.3.4 氧有机自由基(RO·)与烷烃的反应
        3.3.5 烷烃自由基与超氧阴离子的反应
    3.4 碳正离子对聚乙烯碳链强度影响计算的结果与分析
    3.5 本章小结
第四章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
致谢
硕士期间研究成果
导师及作者简介
附件



本文编号：3765449