H2、D2、CO与Pd同时反应的热力学耦合理论和排代效应

应用密度泛函B3P86方法,对H(D)、C、O采用6-311++G**,对Pd采用相对论有效势SDD基集合进行理论计算, 得到PdH(PdD)、PdCO、H2、D2、CO等分子的平衡几何和离解能。利用电子-振动近似理论,分别计算了在不同温度下Pd与氢、Pd与氘、以及Pd与CO反应的平衡常数及平衡分压。进而利用同时反应的热力学理论,研究Pd与H2、D2、CO同时反应的平衡组份、平衡分压力及其排代效应和相互耦合竞争效应。     

CO、N2在金属Y表面的吸附行为

对Y原子采用相对论有效原子实势(RECP/SDD),C、O、N原子采用6-311 G**基函数,利用B3LYP方法计算了YCO和YN2分子的微观结构以及不同温度下的热力学函数.以气态分子总能量中的振动能EV代替该分子处于固态时的振动能量,以电子运动和振动运动熵SEV代替分子处于固态的熵的近似方法,计算了不同温度下金属Y与CO、N2反应的ΔHΘ、ΔSΘ、ΔGΘ及反应平衡压力,导出了反应平衡压力与温度的关系.计算得出在标准条件下,YCO(s)的生成焓为-69.88 kJ.mol-1,YN2的生成焓为-46.34 kJ.mol-1.比较YCO(s)、YN2(s)和YH2(s)的G ibbs自由能ΔGΘ,可得到在常压及298.15~998.15 K温度条件下,吸附平衡压力pH2Kp(CO)>Kp(N2).比较YCO(s)和PdCO(s)的G ibbs自由能ΔGΘ以及YN2(s)和PdN2(s)的Gibbs自由能ΔGΘ,得到在常压及298.15~998.15 K温度条件下,Y对CO和N2的吸附弱于Pd对CO和N2的吸附.由此,可以认为在纯钯中加入钇,一方面增强了H2在合金膜表面的吸附,另一方面减弱了杂质气体CO和N2的吸附,从而有效提高了渗氢速率.     

硅苯-Cr(CO)_3配合物与H_2O的加成反应的计算研究

采用密度泛函理论方法,研究了硅苯-Cr(CO)_3配合物(R)与H_2O的1,2-及1,4-加成反应的微观机理和势能剖面,考察了H_2O分子数目、Si原子上的2,4,6-三甲基苯基(Mes)取代基及四氢呋喃溶剂对反应势能剖面的影响.结果表明,R可分别与H_2O的单聚体、二聚体及三聚体发生加成反应.R与H_2O二聚体的加成反应在动力学上比其与H_2O单聚体及三聚体的相应反应有利.Cr(CO)_3与硅苯形成配合物对硅苯与H_2O的加成反应的动力学性质影响较小,但在热力学上对反应非常不利,特别是对1,4-加成反应的影响更为显著.当Cr(CO)_3与硅苯形成配合物后,实验观察到的完全的位置选择性主要由热力学因素控制.Si原子上具有较大体积的Mes取代基对反应不利.四氢呋喃溶剂在热力学和动力学上均不利于R与H_2O的加成反应.     

Rh-ZSM-5分子筛吸附CO、H_2O和O_2的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)结合簇模型方法研究了小分子CO、H_2O和O_2在Rh交换的ZSM-5分子筛(Rh-ZSM-5)上的吸附.理论计算结果表明:H_2O和O_2或CO可共吸附在Rh~+上形成四配位铑配合物,其中Rh仅与ZSM-5表面的一个桥氧配位;在H_2O和O_2共存时,最稳定的表面吸附物种为Rh(H_2O)_2(O_2),含一个超氧离子;引入具有强配位能力的CO后,最稳定的表面吸附物种为Rh(CO)_2(H_2O),阻碍了O_2的化学吸附.这暗示此前人们认为在CH_4/CO/H_2O/O_2/Rh-ZSM-5混合体系中通过O_2的化学吸附活化甲烷的机理还有待进一步商榷.     

减弱CO在Pd金属表面吸附的方案

对Pd原子采用相对论有效原子实势（RECP/SDD）,C、O原子采用6-311＋＋G^＊＊基函数,利用B3LYP方法计算了PdCO分子的微观结构以及不同温度下的热力学函数.以气态分子总能量中的振动能EV代替该分子处于固态时的振动能量,以电子运动和振动运动熵SEV代替分子处于固态的熵的近似方法,计算了不同温度下金属Pd与CO反应的两种可能产物Pd-CO（s）和Pd-OC（s）的ΔH^Θ、ΔS^Θ、ΔG^Θ及反应平衡压力,导出了反应平衡压力与温度的关系,证实CO吸附以C端接近Pd.比较Pd-CO（s）、PdH2（s）和PdN2（s）的Gibbs自由能ΔG^Θ,可得到在常压及298.15-898.15K温度条件下,吸附平衡压力pCOKp（H2）〉Kp（N2）,由此证实CO较易被金属Pd表面吸附.为了减弱钯合金膜对CO的吸附,提出加外电场改变CO分子的排列方向使O原子接近膜表面的方案.     

H_2O_2与HS气相抽氢、抽氧反应机理及速率常数的理论研究

采用CCSD(T)/aug-cc-p VTZ//B3LYP/6-311+G(2df,2p)方法构建了H_2O_2与HS反应体系的双重态反应势能剖面,并在此基础上对各通道的速率常数进行了计算。研究结果表明,由于H_2O_2接近HS自由基的方式不同,H_2O_2与HS反应有两个不同的反应通道,相应的生成HO2与H2S(通道R1)和HSOH+OH(通道R2)产物。通道R1和R2的表观活化能较为接近,分别为14.25~15.40 kcal/mol和13.91 kcal/mol。利用经典过渡态理论(TST)并结合Wigner矫正模型计算了216.69~298.15 K温度范围内H_2O_2与HS反应的速率常数。计算结果显示,通道R1的反应速率常数kR1为2.43×10-21~4.20×10-20cm3/(molecule·s),比相同温度下反应通道R2的速率常数kR2大了2~4个数量级,表明在216.69~298.15 K温度范围内,H_2O_2与HS反应的总速率主要取决于反应通道R1。     

气相中Au_2~+催化水煤气变换循环反应的理论研究

采用密度泛函理论中的UB3LYP方法研究了气相中二聚体Au_2~+在二重态与四重态势能面上催化CO+H_2O→CO_2+H_2的水煤气变换(WGS)循环反应的机理.二、四重态势能面上各个驻点的几何构型被全参数优化,同时对过渡态进行了频率分析,并使用内禀反应坐标(IRC)方法对其进行了验证,讨论了势能面的交叉情况.运用Kozuch的能量跨度模型对循环反应中催化剂的转化频率(f_(TO))进行了计算,同时对整个反应的决速态进行了确定.结果表明,二、四重态势能面之间没有交叉点;循环反应中决速过渡态(TDTS)是~2TS34,决速中间体(TDI)是2IM1;298.15K下整个反应的δE=237.6kJ·mol~(-1),fTO=1.440×10~(-29) s~(-1).     

碳酸盐倒退溶解模式的化学热力学基础——与CO2有关的溶解介质

碳酸盐岩占据了油气储层的"半壁江山",次生孔隙是碳酸盐储集空间的主体,相对浅埋藏条件下碳酸盐矿物更容易溶解的倒退溶解模式在碳酸盐油气勘探中具有非常重要的指导意义.以化学热力学中的吉布斯自由能增量为基础,计算了与CO2(g)/CO2(aq)/H2CO3/HCO3-/H+/CO32-系统有关反应在不同温度下的平衡常数,包括不溶于水的CO2气体分子(即CO2(g))和溶于水中的CO2(即CO2(aq))之间的平衡反应(CO2(g) CO2(aq))、溶于水中的CO2(即CO2(aq))和碳酸(H2CO3)之间的平衡反应(CO2(aq)+H2O H2CO3)、碳酸(H2CO3)的一级电离反应(H2CO H++HCO3-)和碳酸(H2CO3)的二级电离反应(HCO3- H++CO32-).同时,根据方解石和白云石在酸性条件下的溶解过程,获得了碳酸盐矿物溶解过程中地层中流体的H+离子浓度(或pH值)与p CO2,地层压力和埋藏深度的关系.计算结果表明,在埋藏成岩系统中,地层流体温度的降低、地层压力或p CO2的降低以及埋藏深度的变浅,碳酸盐矿物都可能会从饱和状态进入不饱和状态.该结果支持碳酸盐的倒退溶解模式.     

H2、O2与Pd反应的平衡压力研究

基于电子与核振动近似方法,应用密度泛函B3P86方法和相对论有效核势SDD计算,结合统计热力学方法, 研究了100K～1000K温度范围内Pd与H2、O2反应的标准生成热力学函数以及反应平衡压力与温度的关系. 结果表明：Pd与H2、O2反应是放热反应,Pd原子吸附H2的放热量大于吸附O2的放热量,温度升高不利于吸附反应进行;Pd对O2的自发吸附温度很低,室温下几乎不能进行,而对H2的自发吸附温度可高达500K以上;在100K~284.394K可自发吸附O2和H2的温度范围内,O2的反应平衡压力比H2的平衡压力高出9~18个数量级. 因此,O2作为杂质气体对目标反应Pd-H2的影响非常有限.     

H_2SiS→H_2+SiS裂解反应速率常数的理论计算

利用经隧道效应修正的过渡态理论计算了H_2SiS→H_2+SiS裂解反应的速率常数,考察了非允许态效应和振动态一转动态耦合效应对该体系反应动力学的影响。本文研究结果为某些有机硅反应和大气反应提供了重要的理论参考数据。     

CO_2-NaOOCH-H_2O-有机胺多相复合平衡系统的热力学模型

测定了25℃时HCOOH-H_2O-有机胺和CO_2-NaOOCH-H_2O-有机胺系统的平衡数据。通过对复合平衡过程的分解和简化,利用Pitzer方程和NRTL方程,建立了CO_2-NaOOCH-H_2O-有机胺复合平衡系统的热力学模型。模型计算值与实验值的吻合情况良好。     

Cu-S-H2O系和Zn-S-H2O系E-pH图

运用同时平衡原理绘制并讨论了在不同总铜浓度 T(Cu)、总锌浓度 T(Zn)以及总硫浓度 T(S)下 ,Cu- S- H2 O和Zn- S- H2 O系的 E- p H图 .确定某一固体的稳定区时必须同时考虑该物质与体系中所有其它物质的平衡反应 ,当体系中所有固态物质的稳定区确定之后 ,剩下的区域即为溶液相稳定区 .在 Cu- S- H2 O系的 E- p H图中 ,在所研究的条件下没有出现 Cu2 O(s)的稳定区 .对 Cu- S- H2 O和 Zn- S- H2 O系而言 ,在高电势区出现单质硫的稳定区 .图 6 ,参 1     

Mn-H_2O系统电势-pH图及应用

本文讨论Mn-H_2O系统的电势pH图的构制及在化学教学中的一些应用,如氧化化还原反应自发进行的方向和程度,各物种稳定存在的电势和pH范围,歧化反应,及不同条件下氧化还原反应的产物。较为突出的是,讨论了某些含锰矿物稳定存在的条件及变化规律     

H2、O2与Pd反应的平衡压力研究

基于电子与核振动近似方法,应用密度泛函B3P86方法和相对论有效核势SDD计算,结合统计热力学方法, 研究了100 K～1000 K温度范围内Pd与H2、O2反应的标准生成热力学函数以及反应平衡压力与温度的关系. 结果表明：Pd与H2、O2反应是放热反应,Pd原子吸附H2的放热量大于吸附O2的放热量,温度升高不利于吸附反应进行;Pd对O2的自发吸附温度很低,室温下几乎不能进行,而对H2的自发吸附温度可高达500 K以上;在100 K~284.394 K可自发吸附O2和H2的温度范围内,O2的反应平衡压力比     

SiO_2-B_2O_3二元系熔渣中组元的活度

以铜作为熔剂,石墨作为还原剂,用“渣-金”化学平衡法,在1500℃和1550℃下测定了SiO_2-B_2O_3二元熔渣中SiO_2的活度,并采用Gibbs-Duhem积分法求得了该二元熔渣中B_2O_3的活度。此外,通过“渣-金”平衡实验,得到了Cu-Si合金中Si的活度和活度系数。     

硫化氢及二氧化碳与二异丙醇胺水溶液的汽液平衡计算模型

二异丙醇胺是脱除气体中硫化氢和二氧化碳的重要化学吸收溶剂,本文提出了该系统汽液平衡的计算方法。本方法考虑了溶解时发生的化学反应以及离子对活度和亨利常数的影响。模型可预测酸性气体的平衡分压,与文献实验数据比较,平均相对误差为±15％。该模型的应用范围为:温度40～100℃,硫化氢平衡分压为0.003～1 MPa,二氧化碳平衡分压为0.003～3MPa。已编成计算程序供工艺设计使用。     

NH3-H2O-LiBr三元溶液体系气液相平衡特性实验研究

采用静态平衡釜对NH3-H2O-LiBr三元混合溶液的平衡压力及平衡温度进行了实验研究,以考察加LiBr添加剂对氨水吸收式制冷系统的影响.该三元混合溶液的压力-温度特性气液平衡实验在10个温度下进行,测试温度范围20～90℃,压力最高达2 MPa,LiBr质量分数取0.05～0.60.实验结果表明,与相同浓度下的NH3-H2O溶液相比,三元溶液的气液平衡压力降低了近30%～50%.由理论分析可推断其气相中的水含量亦有大幅度的降低.     

新显色剂5－溴－2－噻唑偶氮变色酸的离解平衡研究

新显色剂５－溴－２－噻唑偶氮变色酸（５－Ｂｒ－ＴＡＣＡ）在不同酸度的吸收光谱表明该试剂以八种型体存在；根据试剂的结构和各种官能团对电子的作用，拟定了七级离解平衡和三级质子化平衡；确证了它为七元酸；并测定了六级离解常数和三级质子化常数。它们的ｐＫ．分别为－８．３６，－４．６１，－３．３０，０．２（ｐＫσ４和ｐＫσ５），１０．８２和１１．７０。     

保险与竞争——一类农业保险的均衡性

本文讨论了一类农业保险模型的市场对策问题 ,探讨了该模型的完善的子对策均衡点存在性。     

FeC_n和Fe_2C_n团簇输运性质的第一性原理研究

用基于密度泛函理论的非平衡格林函数的方法研究了FeCn和Fe2Cn团簇(n=1,2,…,6)置于两个AI(100)纳米电极之间的输运性质.两类体系的平衡电导分别从,n=3,n=2开始,在1.9G0附近振荡,振荡幅度约为0.1 G0.两类团簇的透射谱随C原子的个数的增加出现相同的变化规律.随着C原子数目的增多,它们的透射谱演化表现出类似的趋势.当n=3时,总的透射系数几乎完全由两个简并的通道贡献.