丙烷与O(3P)反应机理和动力学的理论研究

作     者：荆富强 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡煜峰

授予年度：2016年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 

主      题：反应机理 热速率常数 变分过渡态理论 同位素效应 

摘      要：本文采用从头算和动力学方法研究了C3H8+0(3P)的反应。本文对反应体系C3H8+0(3P)→C3H7+OH中所有驻点的电子结构计算都采用了双水平计算方法,得到了更为精确的能量值。文中用UMP2方法对反应体系进行了全面的结构优化,通过CCSD(T)方法,采用aug-cc-pVQZ的基组对反应体系进行了单点能校正计算,并得到了反应的三条通道以及三条通道相应的反应能垒,并通过内禀反应坐标计算确认了最低能量反应途径。本文的计算结果表明了丙烷和O(3P)反应的主要反应通道为C3H8+0(3P)→i-C3H7+OH。基于从头算的数据,我们又对该反应进行了动力学研究。我们采用传统过渡态理论和微正则变分过渡态理论(μ VT)的方法在298K-1000K的温度范围内,分别计算了主反应通道和次反应通道的反应速率常数,以及主要通道和次要通道的反应分支比(kp/ki)。将计算结果与前人的理论计算结果相比发现,我们的计算结果与实验结果更加一致。此外,本文还计算并讨论了C3H8+0(3P) → i-C3H7 + OH反应的动力学同位素效应。本文的工作揭示了从丙烷分子中抽取氢的反应机理及反应通道的竞争关系,对理解丙烷的燃烧有很大的帮助,可为其他烃分子燃烧的研究提供重要参考,具有重要的基础理论意义。