水环境下苯丙氨酸分子旋光异构及羟自由基致损伤的机理

采用密度泛函理论的B3LYP方法、微扰理论的MP2方法和自洽反应场(SCRF)理论的smd模型方法,研究了2种稳定构型的苯丙氨酸分子基于氨基做氢迁移桥梁,在水汽相和液相环境下的旋光异构.势能面计算表明:2个水分子簇的催化使构型1旋光异构的决速步能垒从裸反应的256.70kJ·mol-1降到123.98kJ·mol-1,使构型2旋光异构的决速步能垒从裸反应的256.50kJ·mol-1降到119.85kJ·mol-1.水溶剂效应使这两个能垒进一步降到104.74和103.68kJ·mol-1.在水分子辅助作用下,羟自由基拔氢致Phe_1和Phe_2损伤的能垒是21.06和22.26kJ·mol-1,水溶剂效应使羟自由基致苯丙氨酸分子损伤过程变成了无势垒反应.     

盐水液滴在砂岩表面润湿性的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究NaCl对水滴在砂岩表面的微观润湿行为的影响。结果表明:NaCl能降低水对砂岩表面的润湿程度,强亲水的砂岩表面随NaCl质量分数的增大向弱亲水转化;水的润湿角随NaCl质量分数的增加而增大,在NaCl质量分数大于19.6%时则几乎不发生变化;粒子间的结合能垒远大于解离能垒,引起水分子聚集在Na+、Cl-周围而增强了盐水液滴的聚集能力,导致润湿角的增大;砂岩表面对水的相互作用能随着NaCl质量分数的增加而减少,但在质量分数大于19.6%时吸附能的变化不大,与润湿角的变化趋势一致。     

H_2O和CH_4在煤表面竞争吸附机理

为从微观上探讨H_2O和CH_4在煤表面竞争吸附的机理,构建C30H14(9个苯环)代表煤局部表面,通过密度泛函理论分析甲烷分子,水分子和煤局部表面之间的相互作用。结果表明,水分子在煤表面的吸附比甲烷分子在煤表面的吸附更加稳定,二者以最稳定吸附构型吸附时的吸附能分别为-13.23 kJ/mol和-10.13 kJ/mol.当甲烷分子与已吸附水分子的煤表面作用时,甲烷分子吸附能显著下降,吸附平衡距离增大,表明水分子能迫使甲烷吸附到不稳定位置。水分子和甲烷共存时,水分子处于吸附状态,甲烷分子处于脱附状态且总能量最低,进而从分子水平表明水和甲烷竞争吸附时水处于主导地位。     

酸交换对A型分子筛吸附热力学参数的影响

采用反相气相色谱法测定了N2和CO在4种不同浓度酸交换液交换的分子筛的吸附热力学参数(ΔadH,ΔadS和ΔadG),其中对N2和CO的吸附热在-21.71kJ·mol-1～-20.36kJ·mol-1和-24.39kJ·mol-1～-21.59kJ·mol-1范围内,吸附熵在-80.01J·mol-1K-1～-72.32J·mol-1K-1和-72.13J·mol-1K-1～-60.48J·mol-1K-1范围内,吉布斯自由能变在-5.07kJ·mol-1～-4.69kJ·mol和-2.62kJ·mol-1～-1.87kJ·mol-1范围内,吸附热、熵和自由能变在数值上都随着酸交换液浓度的增加而增加,结合分子筛的结构变化,阐明了这些数据变化的原因。     

甲烷在石墨烯与活性炭上的吸附平衡

］为研制ANG新型碳基吸附剂,分别选用比表面积为2074 m2·g-1的椰壳活性炭SAC-02和345 m2·g-1的石墨烯,在温度区间263~313 K、压力范围0~6 MPa,依据容积法的原理测试了甲烷在其上的吸附平衡数据,并由吸附等温线和等量吸附热的比较,分析了甲烷在两吸附剂上吸附平衡.结果表明:甲烷在活性炭上的过剩吸附等温线为典型的Ⅰ型,而石墨烯上在压力2 MPa以下为Ⅰ型,2~6 MPa之间吸附量与压力接近线性关系.在273 K和6 MPa时,甲烷在石墨烯上吸附量为4.6 mmol·g-1,活性炭的吸附量为11.2 mmol·g-1;甲烷在石墨烯和活性炭上的等量吸附热分别为14.32 kJ·mol-1~2.66 kJ·mol-1和13.99 kJ·mol-1~17.57 kJ·mol-1,石墨烯表面对甲烷分子作用能强     

水环境下甲烷在不同润湿性石英表面吸附行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究水环境下石英表面润湿性对甲烷在石英狭缝中吸附行为的影响。结果表明:对于亲水性较强的石英表面,水分子优先吸附于石英表面,甲烷分子在狭缝中心发生团聚;而疏水性较强的石英表面,甲烷分子优先吸附于石英表面,水分子在狭缝中心发生团聚;当石英表面为中性润湿时,石英表面对这两种分子没有表现出优先选择性吸附。水、甲烷与不同润湿性石英表面的相互作用能表明,水/固相互作用是水环境下甲烷在石英狭缝中吸附构型改变的主要驱动力。     

α-Ala限域在扶手椅型SWCNT(9,9)与水复合环境下的手性转变机制

采用量子化学ONIOM(B3LYP/6-31+G(d,p):UFF)方法,研究了限域在SWCNT(9,9)与水复合环境下α-Ala的手性转变机理.反应通道研究发现:α-Ala在SWCNT(9,9)与水复合环境下有两个手性转变通道,一是手性碳上的氢以水分子为桥梁直接转移到羰基氧上,再经过一系列过程完成手性转变;二是氢先在羧基内以水分子为桥梁转移,而后手性碳上的氢以水分子为桥梁转移到羰基氧上,再经过一系列过程完成手性转变.反应过程势能面计算发现:S型α-Ala在SWCNT(9,9)内分别以1个和2个水分子作为桥梁实现氢转移,最高能垒都来自氢从手性碳转移到羰基氧的过渡态.与单体情形相比较,在第一通道最高能垒从326.5kJ·mol-1降到192.2和164.5kJ·mol-1,在第二通道最高能垒从320.3kJ·mol-1降到175.5和154.3kJ·mol-1.结果表明SWCNT(9,9)与水的复合环境对α-Ala手性转变过程的限域影响,是使氢转移反应的能垒比单体和只限域在SWCNT(9,9)的情形明显降低,且比单纯水环境下也有所降低.     

具有氨基和羧基间单氢键的α-Ala分子旋光异构机理及水和羟自由基的作用

采用密度泛函理论的B3LYP方法、微扰理论的MP2方法和自洽反应场(SCRF)理论的smd模型方法,研究了标题反应.反应通道研究发现:标题反应有两个通道a和b,a是羧基顺反异构后质子以氨基为桥从手性碳的一侧迁移到另一侧;b是质子从手性碳向氨基的迁移与羧基顺反异构协同进行.势能面计算表明:a为优势通道,质子从手性碳向氨基迁移过程是决速步骤.2个水分子簇作氢迁移媒介,使决速步内禀能垒从裸反应的267.41kJ·mol-1降到131.77kJ·mol-1,水溶剂效应又使该能垒进一步降到107.83kJ·mol-1.羟自由基水分子链联合作用可使α-丙氨酸损伤,水分子拔氢和羟自由基拔氢的能垒分别是124.76和21.56kJ·mol-1,水溶剂效应使两个能垒进一步降到6.59和-186.99kJ·mol-1.结果表明:水溶剂环境下,α-丙氨酸分子可以缓慢地旋光异构;在浓度较大的水汽环境下,α-丙氨酸分子的旋光异构更容易进行.水汽环境下,羟自由基的存在可使α-丙氨酸分子损伤;水溶剂环境下,羟自由基的存在可使α-丙氨酸分子迅速损伤.     

CTAB改变油湿性砂岩表面润湿性机理的研究

利用红外、原子力显微镜(AFM)、Zeta电位测定、接触角测定及岩心自发渗吸实验等手段研究了阳离子型表面活性剂CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)改变油湿性砂岩表面润湿性的机理。结果表明:CTAB改变油湿性砂岩表面润湿性的性能优异。由于静电引力作用,CTAB正电性离子头基与吸附在砂岩表面的原油当中的羧酸基团形成离子对,当CTAB的浓度超过临界胶束浓度(CMC)时,形成的离子对就会从砂岩表面解吸附并增溶于CTAB形成的胶束当中,从而露出干净的水湿表面,砂岩表面因此实现润湿反转。     

羟基化及硅烷化二氧化硅表面润湿行为的分子模拟

采用分子动力学模拟方法研究水团簇在羟基化及不同链长硅烷化二氧化硅表面的微观润湿行为,通过相互作用能、径向分布函数及扩散系数等参量对微观润湿机制进行分析。结果表明:羟基化二氧化硅表面具有极强亲水性,而硅烷化表面疏水性较强,且疏水性随烷基链增加呈增强趋势;羟基化二氧化硅表面与水分子存在强相互作用,使团簇底部水分子优先向表面移动,并带动其余水分子向表面迁移,促进水团簇在表面铺展,表现出强亲水性;硅烷化二氧化硅表面与水之间主要为范德华作用,不足以克服团簇内部相互作用而破坏水滴结构,表现出强疏水性,随着烷基链增长,表面与水分子的相互作用强度逐渐减弱,疏水性增强。     

氢在镍晶面上的吸附态研究

应用EHMO法研究镍上吸附氢的各种可能吸附态.结果表明,晶面上吸附氢原子(H~*)的势能变化均呈Morse函数形式,而由结合能计算值确定的相对有利吸附位,优先吸附面以及吸附热和扩散活化能等方面大体均能说明多数实验事实.     

5A型分子筛吸附热的反相气相色谱研究

结合气相色谱分析方法的特征,应用反相气相色谱法,以N2、CO为探针分子,在不同温度下测定了新制备的分子筛5A-1、5A-2、5A-3、5A-4的保留时间,以保留时间的对数对温度倒数进行回归分析。结果得到线性关系良好的曲线,由此曲线计算得到这些分子筛对CO和N2的吸附热范围分别为26.60~30.12kJ,25.0~28.01kJ。本研究的结果表明,反相气相色谱法能测定出结构微小改变时的吸附热差别。     

甲醇溶剂环境下两种稳定构象α-丙氨酸分子的手性转变机理

采用密度泛函理论的B3LYP方法、微扰理论的MP2方法和自洽反应场(SCRF)理论的smd模型方法,研究了标题反应.势能面计算表明:标题反应的决速步骤均为第2基元反应,决速步能垒来自于质子从手性碳向氨基氮转移的过渡态.甲醇溶剂环境下构象1和2手性转变决速步的吉布斯自由能垒分别为109.8 kJ·mol~(-1)和111.0 kJ·mol~(-1),比气相甲醇环境下的决速步能垒134.2 kJ·mol~(-1)和130.8 kJ·mol~(-1)均有明显降低,比水环境下的决速步能垒122.5 kJ·mol~(-1)也明显降低,比裸环境下的决速步能垒266.1 kJ·mol~(-1)大幅降低,比限域在SWBNNT(5,5)内的决速步能垒为201.1 kJ·mol~(-1)也显著降低.结果表明:甲醇分子簇对α-丙氨酸分子的手性转变具有明显的催化作用,甲醇溶剂效应对质子从手性碳向氨基氮的转移反应具有较好的助催化作用.     

5种氨基酸缓蚀机理的量子化学及分子动力学研究

运用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-31G*水平上,计算甘氨酸、亮氨酸、天冬氨酸、精氨酸及蛋氨酸5种氨基酸类缓蚀剂的前线分子轨道能量、最高占有轨道、最低空轨道的组成及各重原子的自然电荷分布、亲核Fukui指数和亲电Fukui指数.结果表明,这5种氨基酸缓蚀性能与其分子的最高占据轨道能量EHoMo及能级差△E密切相关,EHoMo越大、△E越小,其缓蚀性能越好.其次,通过分析分子最高占有轨道、最低空轨道的组成及原子的Fukui指数,探讨此类缓蚀剂分子的反应活性位点,发现这5种氨基酸是通过N、S及羰基O原子与金属形成配位键而具有缓蚀效果.运用分子动力学模拟,获得了这5种氨基酸分子与Fe(111)晶面的结合能,结合能排列顺序由大到小依次为蛋氨酸＞精氨酸＞天冬氨酸＞亮氨酸＞甘氨酸.为判断氨基酸类缓蚀剂性能的优劣,合成新型、高效氨基酸类缓蚀剂提供了理论依据.     

烷基苯酰胺缩合反应机理的量子化学研究

用量子化学方法研究了丙酸与苯胺缩合反应机理。并用ＭＮＤＯ方法进行了优化计算,得到了丙酸苯胺盐及其质子化的丙酸苯胺盐的平衡几何构型、净电荷和酸催化下的亲核加成及消除反应的势能曲线。由过渡态能量与基态能量之差求得这两个反应的活化能分别为３２．４８ｋＪ／ｍｏｌ和５８１．３２ｋＪ／ｍｏｌ．计算结果表明,消除反应是速度控制步骤。由计算结果发现,质子化后丙酸羰基碳原子上的净电荷增大,前线分子轨道的能级差比未质子化的能级差小得多,即质子化后前线分子轨道间更易相互作用。这表明酸催化大大增强了反应活性,酸催化的本质在理论上得以体现     

油藏岩石润湿性对注水过程中驱油效率的影响

在前人工作的基础上,采用更为合理的实验条件,进一步确认油藏岩石的润湿性与油井注水过程中驱油效率的关系。从而为今后改进注水作业措施,提高注水采收率提供实验依据。在尽可能消除其它影响因素的情况下,使用Ａｍｏｔ法,定量地评价了贝雷砂岩的润湿性对注水过程中驱油效率的影响。研究结果表明,贝雷砂岩原有的强亲水性随原油沥青质吸附量的增加而逐渐减弱;对于经原油沥青质吸附的弱水湿岩样,其最终驱油效率均明显高于强水湿岩样。当Ａｍｏｔ润湿指数（Ｉｗｏ）在０．２左右时,可获得最高的最终驱油效率。     

含氮螯合树脂的合成及性能研究

首次以三乙二醇为起始剂,以二乙烯三胺(DETA)为交联剂合成含氮螯合树脂.考察了温度对树脂吸附性能的影响及树脂的等温吸附过程,在实验研究的浓度范围内,树脂对镍离子的吸附可用Freundlish等温方程来描述.根据Arrhenius经验公式求得平均表观活化能Ea=15.13 kJ.mol-1,指前因子A=0.102.通过红外光谱分析研究树脂的螯合机理.     

NO2大π键量子化学研究

用量子化学从头算MP2、QCISD、CCSD方法结合6-311＋＋G（3df,3pa）基组的计算水平以及休克尔分子轨道（HMO）理论对基态NO2大π键进行了研究。结果显示,基态NO2中氮原子接近sp2杂化。未参与成键的杂化轨道电子占据数约为0．99。大π键中成键电子和反键电子总数均约为3．62,;而自然键轨道（NBO）...     

利用表面电势表征砂岩储层岩石表面润湿性

利用Stern双电层模型研究岩石表面荷电机制,考察岩石表面电势与表面基团的对应关系,从微观岩石表面基团的电性变化出发,分析归纳岩石表面电势与砂岩储层岩石表面润湿性间的关系。结果表明:岩石表面上分布有各类带电或中性基团,这些表面基团与液体分子之间存在相互作用力,包括范德华力、库伦力和氢键,油藏润湿性是这些分子间作用力的性质、大小和综合作用的宏观表现;岩石表面电势的正负和绝对值反映了岩石表面化学基团的电性和密度,可用于表征评价岩石表面润湿性。     

抗CO_2腐蚀咪唑啉衍生物缓蚀性能的密度泛函理论

采用失重法测得4种咪唑啉衍生物(A～D)在CO_2饱和的3 % NaCl溶液中的缓蚀效率,利用量子化学密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在6-31G*基组水平上对它们的分子结构与缓蚀性能的关系进行理论研究,并使用Fukui指数对分子的反应活性位进行分析.结果表明:咪唑啉类缓蚀剂分子与金属界面作用时,主要是咪唑环和亲水支链上的极性基团起作用;4种缓蚀剂在金属表面的吸附为化学吸附,且缓蚀效率与分子的最高占据轨道能量(E_(HOMO))和最低空轨道能量(E_(LUMO))的相关性较好.