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基于ReaxFF的产气材料热解及动力学分析 被引量:2
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作者 汪倩 赵婉萌 +1 位作者 曹伟东 尚毅 《电工技术学报》 北大核心 2025年第10期3082-3096,共15页
可再生能源的快速发展对电力系统中直流断路器的开断能力提出了重大挑战,基于产气材料的气吹灭弧技术可以极大地提高直流断路器的开断能力,然而目前并不清楚产气材料的宏观热解规律和微观热解机理。首先基于反应力场分子动力学分析了不... 可再生能源的快速发展对电力系统中直流断路器的开断能力提出了重大挑战,基于产气材料的气吹灭弧技术可以极大地提高直流断路器的开断能力,然而目前并不清楚产气材料的宏观热解规律和微观热解机理。首先基于反应力场分子动力学分析了不同热解温度和不同热解速率下典型产气材料聚酰胺66(PA66)的微观热解机理,发现PA66的初始断键发生在与酰胺基团相邻的C—C键,H_(2)和H_(2)O是PA66的主要热解气体,对其产生过程进行了分析。然后进行了四种不同升温速率下的热解实验,并基于Flynn-Wall-Ozawa等转化率模型获取PA66的活化能均值为194.85 kJ/mol,与分子动力学模拟得到的活化能195.015 kJ/mol较为接近,同时采用热裂解-气谱质谱实验分析了PA66的热解气体分布,在一定程度上验证了热解动力学计算方法的有效性。该研究为产气材料的宏观热解行为和微观热解机理提供了理论解释,同时为直流断路器用产气材料的性能评价提供了一定的方法基础。 展开更多
关键词 聚酰胺66(PA66) 热分解动力学 活化能 产气材料 反应力场(reaxff)
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基于ReaxFF分子动力学的CE与PS共热解协同效应研究
2
作者 张艳 曹志强 +1 位作者 解海卫 司国炯 《塑料科技》 北大核心 2025年第6期27-34,共8页
采用ReaxFF分子动力学模拟深入探究纤维素(CE)和聚苯乙烯(PS)的共热解特性,分析两者在共热解过程中的相互作用与协同机制。结果表明,两种物质在热解过程中存在显著差异和协同作用。CE的热解产物主要由液体和气体组成;PS热解生成以苯乙... 采用ReaxFF分子动力学模拟深入探究纤维素(CE)和聚苯乙烯(PS)的共热解特性,分析两者在共热解过程中的相互作用与协同机制。结果表明,两种物质在热解过程中存在显著差异和协同作用。CE的热解产物主要由液体和气体组成;PS热解生成以苯乙烯为主的液体产物,在2000 K时,其液体产物产率达到最大值97%。PS能够促进CE向小分子产物转化,从而提高气体产物产率,特别是含碳原子数为2的分子生成量明显增加。同时,CE也能够促进PS的分解,在1800 K时,效果最显著。在共热解过程中,协同效应对产物具有选择性,对CH_(2)O的生成起到正协同作用,但对CO_(2)的生成起到抑制作用。CE与PS热解产生的自由基与中间体之间的化学反应影响产物的分布,特别是羟基与醛基等官能团促进了分子链的断裂与重组。此外,密度泛函理论计算表明,CE与PS分子间存在静电相互作用。 展开更多
关键词 reaxff 纤维素 聚苯乙烯 共热解 协同作用
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LLM-105的ReaxFF参数优化与分子动力学模拟 被引量:1
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作者 宋亮 张泳 +5 位作者 叶婧 陈博聪 侯方超 苏浩龙 蒋俊 周素芹 《火炸药学报》 北大核心 2025年第2期138-149,I0006,共13页
针对ReaxFF初始力场描述2,6-二氨基-3,5-二硝基-1-氧化物(LLM-105)的不足,采用了一种基于梯度下降算法JAX-ReaxFF框架策略,对ReaxFF反应力场进行了重新参数化,特别关注不同键和键角的势能面解离变化;在模拟不同温度和分解速率的反应过程... 针对ReaxFF初始力场描述2,6-二氨基-3,5-二硝基-1-氧化物(LLM-105)的不足,采用了一种基于梯度下降算法JAX-ReaxFF框架策略,对ReaxFF反应力场进行了重新参数化,特别关注不同键和键角的势能面解离变化;在模拟不同温度和分解速率的反应过程中,深入分析了LLM-105的反应机制。结果表明,当温度为1500 K时,分子反应主要聚焦于聚合和脱氢反应;随着温度的逐渐升高,LLM-105的反应模式呈现出了新的变化,当温度不小于2000 K时,除了原有的聚合和脱氢反应外,还观察到了C-NO_(2)键和C-NH_(2)键的断裂现象;值得注意的是,C-NO_(2)键的断裂成为触发这一系列反应的关键因素;随着分子中的C-NO_(2)和C-NH_(2)键开始发生均裂反应,促进了中间产物HON_(2)、NO_(2)和NH_(3)的形成,并经历一系列复杂的相互反应,最终生成了N_(2)、H_(2)O和CO_(2)等稳定产物,表明该力场能够有效模拟在不同温度和加热速率下的化学反应变化。 展开更多
关键词 量子化学 LLM-105 梯度下降算法 分解机制 分子动力学模拟 reaxff力场
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ReaxFF力场开发方法及燃烧分支力场研究
4
作者 高泽原 左明辉 +2 位作者 谭荣欣 韩俊凤 战金辉 《冶金与材料》 2025年第1期175-177,共3页
文章对分子动力学模拟的特点和优势进行阐述,综述了ReaxFF力场开发常用方法的一般原理,介绍了目前燃烧体系ReaxFF力场中具有一定代表性的部分力场,着重阐述了这些力场的适用体系,并展望了ReaxFF力场开发的前景,指出目前开发面临的挑战,... 文章对分子动力学模拟的特点和优势进行阐述,综述了ReaxFF力场开发常用方法的一般原理,介绍了目前燃烧体系ReaxFF力场中具有一定代表性的部分力场,着重阐述了这些力场的适用体系,并展望了ReaxFF力场开发的前景,指出目前开发面临的挑战,针对急需解决的不足提出了建议。目前,ReaxFF力场在金属催化剂设计、合金性质预测、材料合成与性质探究、热解机制探究等方面表现突出,应用前景广阔。如何优化ReaxFF力场开发方式,开发出更广泛的ReaxFF力场将成为未来需要解决的问题。 展开更多
关键词 reaxff力场 优化算法 燃烧分支 分子动力学模拟
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基于ReaxFF MD方法模拟汽油中C_(6)模型化合物的氧化裂解特性
5
作者 穆佳昕 王俊 +1 位作者 张然 杨鹤 《石油炼制与化工》 北大核心 2025年第8期48-58,共11页
分别选取正己烷、2-甲基戊烷、2,3-二甲基丁烷、环己烷、甲基环戊烷、1-己烯作为汽油中C_(6)组分的模型化合物,采用ReaxFF MD方法模拟了其在温度为3000 K及O_(2)消耗当量比(反应的实际O_(2)消耗量与理论O_(2)消耗量之比)为1.0条件下的... 分别选取正己烷、2-甲基戊烷、2,3-二甲基丁烷、环己烷、甲基环戊烷、1-己烯作为汽油中C_(6)组分的模型化合物,采用ReaxFF MD方法模拟了其在温度为3000 K及O_(2)消耗当量比(反应的实际O_(2)消耗量与理论O_(2)消耗量之比)为1.0条件下的氧化裂解过程,统计了系统中反应物、产物(H_(2)O,CO,CO_(2))、关键自由基和中间体(C_(2)H_(4),C_(3)H_(6),·CH_(3),CH_(2)O)含量随时间的变化情况,并对CH_(2)O和CO进行了敏感性分析,分析了6种C_(6)组分氧化裂解的初步反应路径,以及统一的后续氧化裂解反应路径。模拟结果表明:反应开始时,6种C_(6)组分均同步发生裂解和氧化反应;但在反应200 ps内,6种C_(6)组分均主要发生裂解反应,生成C_(2)H_(4),C_(3)H_(6),·CH_(3)等自由基和中间体;C_(6)组分的分子结构会影响其裂解生成含碳自由基或中间体的浓度峰值,但不同体系中同种自由基或中间体浓度峰值的出现时间相近;截至反应2000 ps时,C_(6)组分中C元素的转化程度略高于H元素。敏感性分析发现:CH_(2)O主要由CH_(3)O·脱·H和CH_(3)O_(2)·脱·OH产生,并通过进一步脱·H生成·CHO而消耗;CO主要通过·CHO脱·H产生,并通过与·OH和HO_(2)·发生氧化反应而消耗。 展开更多
关键词 C_(6)烃类 reaxff MD 分子模拟 氧化裂解 反应机理
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汽油模型燃料的ReaxFF化学反应分子动力学
6
作者 王俊 张然 +1 位作者 胡晓明 杨鹤 《石油学报(石油加工)》 北大核心 2025年第6期1559-1568,共10页
采用ReaxFF化学反应分子动力学模拟研究基于汽油特征族系的5种典型模型燃料(正庚烷、异辛烷、甲苯、环己烷和1-己烯)的氧化特性,在燃料和氧气的消耗、重要烃类中间体的生成及路径、重要含氧中间体的生成及敏感性和氧化产物生成4个方面对... 采用ReaxFF化学反应分子动力学模拟研究基于汽油特征族系的5种典型模型燃料(正庚烷、异辛烷、甲苯、环己烷和1-己烯)的氧化特性,在燃料和氧气的消耗、重要烃类中间体的生成及路径、重要含氧中间体的生成及敏感性和氧化产物生成4个方面对5种模型燃料的化学动力学进行了对比。结果表明:5种模型燃料的裂解和氧化同时进行,裂解一般优先于氧化,总体而言甲苯和环己烷的燃料消耗速率更慢;反应进行过程中会生成一些重要的烃类中间体和含氧中间体,在烃类中间体中,环己烷和正庚烷生成的C_(2)H_(4)最多,C_(2)H_(4)来源于烷基自由基的β-裂解,异辛烷生成的·CH_(3)和C_(3)H_(6)最多,C_(3)H_(6)来源于异丙基自由基的β-裂解;在含氧中间体中,正庚烷和1-己烯生成的HO、HO_(2)和CH_(2)O_(3)种重要含氧中间体浓度最高,氧化速率最快,甲苯和环己烷最低,氧化速率最慢;HO的敏感性分析可知,H+O_(2)→HO+O反应决定氧化反应的速率和效率,其在HO生成反应中占比越多,氧化反应进行得越快;产物的生成方面,正庚烷、异辛烷和1-己烯的氧化反应更完全,而甲苯和环己烷有更不完全氧化的倾向。研究结果从分子层面揭示不同族系汽油特征组分的氧化反应特性,完善汽油模型燃料的燃烧机理,为汽油实现高效燃烧、进一步节能减排提供理论依据。 展开更多
关键词 reaxff 汽油 模型燃料 化学反应分子动力学 氧化裂解 燃烧 机理
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Effect of Demineralization on Pyrolysis Reactivity of Zhundong Coal by Reactive Force Field Molecular Dynamics(ReaxFF MD)Simulation
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作者 Qian Lin Tao Chao +2 位作者 Zhao Nanjin Kuang Panyang Guo Feiqiang 《燃烧科学与技术》 北大核心 2025年第4期353-366,共14页
It is important to understand the effects of demineralization on the reactivity of coal pyrolysis for demineralization coal in OCCSS systems.The molecular dynamics of the pyrolysis of ZD-R and ZD-D was investigated us... It is important to understand the effects of demineralization on the reactivity of coal pyrolysis for demineralization coal in OCCSS systems.The molecular dynamics of the pyrolysis of ZD-R and ZD-D was investigated using the ReaxFF MD method.It is indicated that the pyrolysis reactivity of ZD-D is enhanced.Acid demineralization treatment helps to enhance the cross-linking reaction of light tar C5-14 molecules in the main pyrolysis stage,generating light tar fragments with higher molecular mass.In the polycondensation pyrolysis stage,the acid demineralization treatment promotes the polycondensation reaction at high temperatures.The generation of H2 in ZD-R pyrolysis is primarily attributed to the N-H bond breaking in pyrrole at low temperatures.At high temperatures,it is predominantly associated with the hydrogen abstraction reaction between carboxyl functional groups and the dehydrogenation reaction of hydrogen bond breaking in the aliphatic hydrocarbon structures.H2O is primarily attributed to the reaction of the hydroxyl group on the carboxyl group.CO_(2) is always related to the carboxyl group.CO is mainly related to the reduction reaction of carbonyl group,carboxyl group,and CO_(2).During the initial pyrolysis stage of ZD-D after acid demineralization treatment,the hydrogen abstraction reaction of the carboxyl functional group and the generation of CO molecules by the methoxy group are enhanced.The generation of H2 by the aliphatic structure is enhanced in the main pyrolysis stage.The ring-opening reaction of the phenoxy group to generate CO in the polycondensation pyrolysis stage is also facilitated. 展开更多
关键词 coal pyrolysis demineralization coal reaction mechanism reaxff MD
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Evolution and generation mechanism of retained oil in lacustrine shales:A combined ReaxFF-MD and pyrolysis simulation perspective
8
作者 Biao Sun Xiao-Ping Liu +3 位作者 Jie Liu Tian Liu Zu-Xian Hua Wen-Di Peng 《Petroleum Science》 2025年第1期29-41,共13页
To accurately investigate the evolution characteristics and generation mechanism of retained oil,the study analyzed organic-rich lacustrine shale samples from the Paleogene Kongdian Formation in Cangdong Sag,Bohai Bay... To accurately investigate the evolution characteristics and generation mechanism of retained oil,the study analyzed organic-rich lacustrine shale samples from the Paleogene Kongdian Formation in Cangdong Sag,Bohai Bay Basin.This analysis involves Rock-Eval pyrolysis,pyrolysis simulation experiments,Gas Chromatograph Mass Spectrometer(GC-MS),and reactive molecular dynamics simulations(ReaxFF).The results revealed the retained oil primarily consisted of n-alkanes with carbon numbers ranging from C14 to C36.The generation of retained oil occurred through three stages.A slow growth stage of production rate was observed before reaching the peak of oil production in Stage Ⅰ.Stage Ⅱ involved a rapid increase in oil retention,with C12-C17 and C24-C32 serving as the primary components,increasing continuously during the pyrolysis process.The generation process involved the cleavage of weak bonds,including bridging bonds(hydroxyl,oxy,peroxy,imino,amino,and nitro),ether bonds,and acid amides in the first stage(Ro=0.50%-0.75%).The carbon chains in aromatic ring structures with heteroatomic functional groups breaks in the second stage(R_(o)=0.75%-1.20%).In the third stage(R_(o)=1.20%-2.50%),the ring structures underwent ring-opening reactions to synthesize iso-short-chain olefins and radicals,while further breakdown of aliphatic chains occurred.By coupling pyrolysis simu-lation experiments and molecular simulation technology,the evolution characteristics and bond breaking mechanism of retained oil in three stages were revealed,providing a reference for the for-mation and evolution mechanism of retained oil. 展开更多
关键词 Lacustrine shale Retained oiliness evolution Pyrolysis simulation experiments reaxff molecular dynamics Hydrocarbon generation evolution
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Mechanisms and interactions in the reduction of Fe_(2)O_(3) by H_(2)/CO mixed gas:Atomic insights from ReaxFF molecular dynamics simulations and experiments
9
作者 Qiang Cheng Alberto NConejo +3 位作者 Jianliang Zhang Daniel Sopu Yaozu Wang Zhengjian Liu 《International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials》 2025年第6期1372-1382,共11页
The experiment explored the Fe_(2)O_(3) reduction process with H_(2)/CO mixed gas and confirmed a promoting effect from CO when its volume proportion in mixed gas is 20% at 850℃.The ReaxFF molecular dynamics(MD)simul... The experiment explored the Fe_(2)O_(3) reduction process with H_(2)/CO mixed gas and confirmed a promoting effect from CO when its volume proportion in mixed gas is 20% at 850℃.The ReaxFF molecular dynamics(MD)simulation method was used to observe the reduction process and provide an atomic-level explanation.The accuracy of the parameters used in the simulation was verified by the density functional theory(DFT)calculation.The simulation shows that the initial reduction rate of H_(2) is much faster than that of CO(from 800 to 950℃).As the reduction proceeds,cementite,obtained after CO participates in the reduction at 850℃,will appear on the iron surface.Due to the active properties of C atoms in cementite,they are easy to further react with the O atoms in Fe_(2)O_(3).The generation of internal CO may destroy the dense structure of the surface layer,thereby affecting the overall reduction swelling of Fe_(2)O_(3).However,excess CO is detrimental to the reaction rate,mainly because of the poor thermodynamic conditions of CO in the temperature range and the molecular diffusion capacity is not as good as that of H_(2).Furthermore,the surface structures obtained after H_(2) and CO reduction have been compared,and it was found that the structure obtained by CO reduction has a larger surface area,thus promoting the sub sequent reaction of H_(2). 展开更多
关键词 hydrogen reduction hydrogen/carbon monoxide mixture reaxff molecular dynamics simulations reduction swelling atomic mechanisms
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ReaxFF-MD揭示木质素热解反应机制的分子动力学研究 被引量:1
10
作者 徐芳 张锐 +1 位作者 崔达 王擎 《化工学报》 北大核心 2025年第3期1253-1263,共11页
通过ReaxFF-MD反应分子动力学模拟,深入探讨了木质素热解产物的演化规律及氧元素的迁移机制,重点分析了木质素的热解反应机理。结果表明,2000 K是木质素热解不同反应机制的转折点,低温度条件下一次分解反应起主要作用,主要涉及大分子网... 通过ReaxFF-MD反应分子动力学模拟,深入探讨了木质素热解产物的演化规律及氧元素的迁移机制,重点分析了木质素的热解反应机理。结果表明,2000 K是木质素热解不同反应机制的转折点,低温度条件下一次分解反应起主要作用,主要涉及大分子网络结构的分解及弱桥键的断裂。并且温度的升高有助于氧元素向生物油和热解气迁移。高温度条件下木质素热解过程既存在一次分解反应也包含热解产物的二次反应。反应温度越高,一次反应的时间越短。二次反应过程中绝大部分生物油通过重组或缩聚转化为焦炭,仅有小部分生物油分解生成热解气。高温条件下,氧元素主要存在于热解气中,H_(2)O、CO_(2)、CH_(2)O等含氧气体的产生与木质素结构中含有丰富的羟基、羧基、羰基官能团有关。 展开更多
关键词 木质素 热解 反应分子动力学 热解机理
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ReaxFF MD方法用于塑料垃圾氧化热解反应机理研究
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作者 詹洪新 赵欣悦 +3 位作者 孙浩云 胡中发 薛渊 王学斌 《节能技术》 2025年第4期297-304,311,共9页
塑料热解转化制备富碳氢燃料是解决塑料垃圾环境污染及循环利用的有效路径。然而,传统塑料热解技术面临高温、耗时及解聚不完全等难题。鉴于氧化热解在生物质热解领域的成功应用,本研究旨在探索氧化条件下塑料的热解特性及机理。采用反... 塑料热解转化制备富碳氢燃料是解决塑料垃圾环境污染及循环利用的有效路径。然而,传统塑料热解技术面临高温、耗时及解聚不完全等难题。鉴于氧化热解在生物质热解领域的成功应用,本研究旨在探索氧化条件下塑料的热解特性及机理。采用反应分子动力学方法对比不同聚烯烃塑料(聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯)氧化热解反应差异,进一步研究了不同氧气计量比下聚乙烯的热解特性,揭示氧气作用下聚乙烯链断裂的反应机理。结果表明:引入氧气显著促进了聚乙烯裂解,而对聚丙烯和聚苯乙烯热解的强化作用较为有限。相较于高氧计量比,低计量比的氧气对聚乙烯解聚的促进作用更大,且该促进作用在低温条件下更加明显。动力学分析显示:聚乙烯中C-C键断裂的活化能氧气计量比为0、5%、10%时分别为67.82 kJ/mol、63.43 kJ/mol、79.51 kJ/mol。反应机理研究表明:氧气分子与PE长链的碰撞能够强化自由基生成,链引发阶段产生的氧负离子和羟基自由基可进一步强化链增殖过程,进而对聚乙烯热解起到较强的促进作用。本研究不仅揭示了氧气对聚烯烃塑料热解的促进作用,还明确了低计量比氧气在优化热解过程中的关键作用。 展开更多
关键词 塑料热解 聚烯烃塑料 氧化热解 反应分子动力学 反应机理
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印刷电路板中环氧树脂热解的ReaxFF反应动力学模拟 被引量:17
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作者 刁智俊 赵跃民 +1 位作者 陈博 段晨龙 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2012年第19期2037-2044,共8页
采用ReaxFF动力学方法模拟了非交联固化环氧树脂在不同温度和升温速率下的热解特性.结果表明,含N和含O桥键的断裂是热解的引发反应.观察到H2O的4种主要的生成途径,而这些反应途径都涉及到含羟基的前驱体.当反应温度较低时,H2O为热解的... 采用ReaxFF动力学方法模拟了非交联固化环氧树脂在不同温度和升温速率下的热解特性.结果表明,含N和含O桥键的断裂是热解的引发反应.观察到H2O的4种主要的生成途径,而这些反应途径都涉及到含羟基的前驱体.当反应温度较低时,H2O为热解的主要产物.而在高温条件下,热解的主要产物为H2,它主要为分子内/分子间脱氢反应和氢自由基的夺氢反应的产物;高温同时促进了含石墨烯结构且分子量较大的碳团簇的形成.除此之外,还观察到了CH4,HCN,NH3和CO等小分子产物.本文用ReaxFF动力学方法模拟所得的气体产物以及含类似石墨烯结构的碳团簇与实际实验结果一致,说明ReaxFF动力学方法能为从分子水平上研究有机物高温热解反应提供了一种有效的途径. 展开更多
关键词 印刷电路板 热解 reaxff 反应动力学 环氧树脂
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基于ReaxFF场的矿物绝缘油热解分子动力学模拟 被引量:26
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作者 杜林 王五静 +3 位作者 张彼德 王誉博 相晨萌 王杰 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期488-497,共10页
热故障是影响充油设备安全运行的重要因素,基于Reax FF力场的分子动力学模拟方法建立了含有30个分子的矿物绝缘油仿真模型,深入研究了不同温度下矿物绝缘油的动态热解过程和产气规律。通过Reactive-MD-analysis识别模块对矿物绝缘油热... 热故障是影响充油设备安全运行的重要因素,基于Reax FF力场的分子动力学模拟方法建立了含有30个分子的矿物绝缘油仿真模型,深入研究了不同温度下矿物绝缘油的动态热解过程和产气规律。通过Reactive-MD-analysis识别模块对矿物绝缘油热解产物的识别和统计,结合仿真的动态图像分析了矿物油的微观反应过程,得出矿物油热解的主要反应路径以及小分子气体的生成路径。同时重点分析了温度对热解微观过程的影响,结果表明:中温下大分子烃自由基的β–C断裂造成C_2H_4气体的大量产生;高温下C_3H_8、C_2H_6和C_2H_4的继续分解造成C_2H_6和C_2H_4气体的相继减少以及H_2、CH_4和C_2H_2气体的不断增多。通过与热重实验结果的对比,验证了仿真结果的合理性,说明ReaxFF反应动力学模拟为从分子上研究矿物绝缘油的热解提供了一种有效的途径。 展开更多
关键词 矿物绝缘油 热解 reaxff 温度 分子动力学模拟 Reactive-MD-analysis
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高压下β-HMX热分解机理的ReaxFF反应分子动力学模拟 被引量:23
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作者 周婷婷 石一丁 黄风雷 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2605-2615,共11页
采用ReaxFF反应分子动力学方法研究了不同压缩态β-HMX晶体(ρ=1.89,2.11,2.22,2.46,2.80,3.20g.cm-3)在T=2500K时的热分解机理,分析了压力对初级和次级化学反应速率的影响、高压与低压下初始分解机理的区别以及造成反应机理发生变化的... 采用ReaxFF反应分子动力学方法研究了不同压缩态β-HMX晶体(ρ=1.89,2.11,2.22,2.46,2.80,3.20g.cm-3)在T=2500K时的热分解机理,分析了压力对初级和次级化学反应速率的影响、高压与低压下初始分解机理的区别以及造成反应机理发生变化的原因.发现HMX的初始分解机理与压力(或密度)相关.低压下(ρ<2.80g.cm-3)以分子内反应为主,即N-NO2键的断裂、HONO的生成以及分子主环的断裂(C-N键的断裂).高压下(ρ≥2.80g.cm-3)分子内反应被显著地抑制,而分子间反应得到促进,生成了较多的O2、HO等小分子和大分子团簇.初始分解机理随压力的变化导致不同密度下的反应速率和势能也有所不同.本文在原子水平对高压下HMX反应机理的深入研究对于认识含能材料在极端条件下的起爆、化学反应的发展以及爆轰等具有重要意义. 展开更多
关键词 HMX 热分解 压力 reaxff 分子动力学
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双酚A型苯并噁嗪树脂热解的ReaxFF反应动力学模拟 被引量:3
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作者 郭玉华 苏文辉 +2 位作者 郁有祝 牛永生 王芳 《河南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2015年第3期82-88,共7页
采用ReaxFF动力学方法模拟了双酚A型苯并噁嗪树脂在不同温度下的热解特性.模拟结果表明,含N桥键的断裂是热解的主要引发反应,高温同时促进了分子量较大的碳团簇的形成.随着反应温度升高,H2的数量明显增加,还观察到了CO、NH3、N2和HCN等... 采用ReaxFF动力学方法模拟了双酚A型苯并噁嗪树脂在不同温度下的热解特性.模拟结果表明,含N桥键的断裂是热解的主要引发反应,高温同时促进了分子量较大的碳团簇的形成.随着反应温度升高,H2的数量明显增加,还观察到了CO、NH3、N2和HCN等小分子产物.用ReaxFF动力学方法模拟所得的气体产物以及含类似石墨烯结构的碳团簇与实际实验结果一致,因此,ReaxFF动力学方法可以作为分子水平上研究有机物高温热解反应的一种有效的途径. 展开更多
关键词 热解 reaxff 反应动力学 双酚A苯并噁嗪树脂
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单环苯并噁嗪树脂热解的ReaxFF反应动力学模拟 被引量:1
16
作者 郁有祝 苏文辉 +2 位作者 郭玉华 牛永生 王芳 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期109-113,120,共6页
采用ReaxFF动力学方法模拟了非交联固化单环苯并噁嗪树脂在不同温度下的热解特性。模拟结果表明,N桥键的断裂是热解的主要引发反应,H_2,H_2O和大分子碳团簇是热解的主要产物。随着反应温度升高,H_2的数量急剧增加,而H_2O的数量反而降低... 采用ReaxFF动力学方法模拟了非交联固化单环苯并噁嗪树脂在不同温度下的热解特性。模拟结果表明,N桥键的断裂是热解的主要引发反应,H_2,H_2O和大分子碳团簇是热解的主要产物。随着反应温度升高,H_2的数量急剧增加,而H_2O的数量反而降低,高温有利于促进相对分子质量较大的碳团簇的形成,还观察到了CO,NH_3,N_2和HCN等小分子产物。用ReaxFF动力学方法模拟所得的气体产物以及含类似石墨烯结构的碳团簇与实际实验结果一致,ReaxFF动力学模拟方法可以作为一种研究苯并噁嗪树脂高温热解反应的有效途径。 展开更多
关键词 热解 reaxff 反应动力学 苯并噁嗪树脂
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Pyrolysis of CL20-BTF Co-crystal via ReaxFF-lg Reactive Force Field Molecular Dynamics Simulations 被引量:1
17
作者 杨镇 何远航 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE CAS CSCD 2016年第5期557-563,I0001,共8页
To obtain detailed information on the potential energy, the evolution of species, the initial reaction paths, and thermal decomposition products, we conducted simulations on pyrolysis process of CL20/BTF co-crystal us... To obtain detailed information on the potential energy, the evolution of species, the initial reaction paths, and thermal decomposition products, we conducted simulations on pyrolysis process of CL20/BTF co-crystal using the ReaxFF/lg reaction force field, with temperature set at 2000 K to 3000 K. With the analysis of evolution curves of potential energy based on exponential function, we obtain the overall characteristic time. Via a description of the total package reaction with classical Arrhenius law, we obtain the activation energy of CL20/BTF co-crystal: Ea=60.8 kcal/mol. Based on the initial path of CL20/BTF co-crystal thermal decomposition we studied, we conclude that N-NO2 bond of CL20 molecules breaks first, working as a dominant role in the initial stage of thermal decomposition under the condition of different temperatures, and that all CL20 molecules completely decompose before BTF molecular regardless of different temperatures. We also find that the main products of CL20/BTF co-crystal are NO2, NO, NO3, HNO, O2, N2, H2O, CO2, N2O, and HONO, etc., on which the temperature forms certain influence. 展开更多
关键词 reaxff/lg Molecular dynamics CL20/BTF co-crystal Reaction mechanism PYROLYSIS
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1,3-二甲基金刚烷热解和燃烧的ReaxFF反应动力学模拟
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作者 郁有祝 姚胡银 +4 位作者 张凤英 郭玉华 杨立国 牛永生 王芳 《河南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2016年第4期87-93,共7页
采用基于ReaxFF反应力场的分子动力学方法研究了1,3-二甲基金刚烷(1,3-DMA)在不同温度和质量浓度下的热解和燃烧反应.结果表明,1,3-DMA热解反应开环方式有5种,产物主要为H2,CH4,C2H2,C2H4,C3H4,C3H6,C4H6,观察到H2的生成方式有两种.1,3-... 采用基于ReaxFF反应力场的分子动力学方法研究了1,3-二甲基金刚烷(1,3-DMA)在不同温度和质量浓度下的热解和燃烧反应.结果表明,1,3-DMA热解反应开环方式有5种,产物主要为H2,CH4,C2H2,C2H4,C3H4,C3H6,C4H6,观察到H2的生成方式有两种.1,3-DMA燃烧反应主要产物是H2O和CHO类小分子,观察到H2O的生成方式有2种.同时研究了影响热解和燃烧反应速率的因素,温度越高、反应物质量浓度越大热解和燃烧反应速率越大.用ReaxFF动力学方法模拟所得到的结果与实际实验结果一致. 展开更多
关键词 1 3-二甲基金刚烷 热解 燃烧 reaxff 反应动力学
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CL-20/DNB共晶高温热解的ReaxFF反应分子动力学模拟 被引量:5
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作者 苗瑞珍 刘伟帅 +5 位作者 王建 康志鹏 杨潞霞 荆兴斌 付一政 刘亚青 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期111-117,共7页
基于Reax FF力场,采用反应分子动力学方法(Reactive Molecular Dynamics,RMD)研究了高温条件下(2000,2500 K和3000K)六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/1,3-二硝基苯(DNB)共晶的初始热解机理以及一些主要产物随时间的分布情况。结果表明:CL-2... 基于Reax FF力场,采用反应分子动力学方法(Reactive Molecular Dynamics,RMD)研究了高温条件下(2000,2500 K和3000K)六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/1,3-二硝基苯(DNB)共晶的初始热解机理以及一些主要产物随时间的分布情况。结果表明:CL-20/DNB共晶热解过程中温度越高,系统达到平衡所需时间越短,生成的产物越多,势能下降也越多。各个温度下CL-20均先于DNB快速分解完毕,随温度升高DNB的热解速率显著加快。CL-20/DNB共晶主要热解产物为NO_2、NO、N_2、H_2O、HNO3、HON、HONO和CO_2等,其中NO_2是由CL-20中N—NO_2键和DNB中C—NO_2键的断裂所生成,这是主要的初始引发反应,其数量迅速达到最大值后通过异构化生成ONO自由基,接着进一步生成N_2、NO、HONO、HON和H_2O等。在2500 K和3000 K条件下模拟后期体系中会有较大的含碳团簇出现,这是富碳炸药爆轰过程中的常见现象。 展开更多
关键词 reaxff力场 反应分子动力学 六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/1 3-二硝基苯(DNB)共晶 热解机理
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ReaxFF MD局部区域反应追踪与物理性质可视化分析 被引量:4
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作者 唐钰杰 郑默 +2 位作者 任春醒 李晓霞 郭力 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第10期67-77,共11页
基于ReaxFF反应力场的反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟方法已应用于复杂反应过程如热解、氧化、催化反应等反应机理的研究而备受关注。这类过程不仅化学反应复杂、且伴随物理过程的变化,其模拟结果分析具有挑战性。国际上首个ReaxFF MD... 基于ReaxFF反应力场的反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟方法已应用于复杂反应过程如热解、氧化、催化反应等反应机理的研究而备受关注。这类过程不仅化学反应复杂、且伴随物理过程的变化,其模拟结果分析具有挑战性。国际上首个ReaxFF MD化学反应分析及可视化工具VARxMD可在自动分析化学反应位点的基础上获得完整反应列表、反应物和生成物的动态演化、指定反应物与生成物之间的反应网络等多层次化学反应信息,并进行基于2D和3D化学结构的可视化。因VARxMD主要针对完整模拟体系进行全局化学反应信息的挖掘,缺乏针对模拟体系中指定3D局部区域内的化学反应进行追踪和物理性质分析的能力。本工作基于VARxMD对全局化学反应的分析结果和可视化方法,通过动态继承VARxMD的全局反应分析结果,从VARxMD全局反应3D可视化视图入手进行扩展,将VTK可视化框架的观察者模式与命令模式相结合,建立了模拟体系3D局部区域的选择和绘制方法,实现了3D局部区域内化学反应追踪和瞬态结构特性的分析。从模拟体系全局分析到3D局部区域分析能力的扩展已应用于煤热解反应模拟中煤颗粒孔道间的反应追踪以及含能材料热分解过程中富碳团簇形成过程中的瞬态结构表征,也有望应用于催化反应体系表界面反应分析、含能材料爆轰过程中反应热点分析,以及煤、生物质、高分子、碳氢燃料、含能材料等体系的热解与氧化反应的ReaxFF MD模拟。 展开更多
关键词 reaxff MD 区域反应追踪 物理性质 可视化
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