用密度泛函理论研究煤中甲基苯生成甲烷的反应机理

【摘要】：低煤级煤大分子芳香结构单元以1～2个环的芳香体系为主,为了理解煤热解甲烷的生成机制,利用量子化学密度泛函理论方法(DFT)对甲基苯热解甲烷的生成机理进行了热力学和动力学计算,计算结果表明,在生成甲烷的所有反应路径中,其控速步骤是甲基苯的脱氢或脱甲基的过程;氢自由基的参与可以显著的降低甲基苯脱甲基的能垒。在温度低于675K时,生成甲烷的主反应路径为:甲基苯上甲基脱氢,然后由氢通过本位(ipso)加成到甲基苯然后脱甲基,最后由甲基夺取甲基苯侧链上的氢生成甲烷。当温度高于975K时,生成甲烷的主反应路径为:甲基苯脱甲基,然后由甲基夺取甲基苯侧链上的氢生成甲烷。在675～975K之间则为这两条反应路径的竞争反应。 【作者单位】： 太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室地球科学与工程系;河南理工大学材料学院;
【关键词】： 甲基苯 热解机理 密度泛函 煤大分子结构芳香结构单元
【基金】：国家自然科学基金项目(40772097, 40572094,90410018) 山西省高等学校青年学术带头人项目~~
【分类号】：TQ531
【正文快照】： 引言近年来煤大分子结构的研究表明,低煤级煤的大分子芳香结构单元以1～2个苯环为主,而并不是以前认为的具有大的稠环芳香体系。这些结构单元以脂肪链、醚键及脂环链为连接体系,构成煤大分子结构体系,同时被脂肪侧链、含氧官能团等所取代。煤热解过程及其产物的形成与分布取

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