基于ReaxFF的分子动力学模拟钾对蛋白质热解过程中氨气生成的影响(Energy 2024)

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相关背景 热解技术作为生物质处理领域的尖端技术,能够将生物质原料高效转化为高价值的固体、液体及气体产品,这些产品可作为生物基燃料及材料加以利用。然而,关于碱金属元素钾在生物质热解过程中氮迁移的研究相对较少,且大多局限于实验范畴,特别是对于生物质中氮元素的主要载体——蛋白质的热解氮转化机制,目前尚未明确。东北电力大学郭帅和燕山大学赵登研究团队合作探究了钾对蛋白质热解过程中氮迁移路径的影响,特别是涉及氨气(NH3)的复杂过程。研究表明,钾的加入增强了蛋白质的裂解活性,加速了裂解进程及氮转化速率;同时,钾改变了气态氮的来源途径,使原本主要源自焦油氮的二次裂解路径转变为焦炭氮的直接转化;此外,钾还影响了NH3的产量变化:促进了脱水反应,导致氮氢键的断裂;促使NH3在热解后期参与其他含氮分子的生成反应,尤其是HCN;并促进了蛋白质热解过程中产生的大量HCN分子发生脱H过程,形成CN自由基,进而与NH3反应,生成新的化合物。 AMS 模拟 利用AMS软件及其ReaxFF模块,对蛋白质体系及蛋白质与K2O团簇共热解体系进行了分子动力学模拟,并对所得结果进行了对比分析。具体而言,首先构建了K2O团簇模型:先形成K2O的分子晶体结构,进而生成超级晶胞。在超级晶胞内,选定超胞中心原子,设定半径参数为9 Å,据此成功构建了半径为9 Å的K2O团簇。随后,对该团簇进行了能量最小化计算,确保其结构稳定性。模拟过程中,采用了NVT系综。鉴于K2O团簇密度相对较低,因此将两个系统分别置于边长为65 Å的立方盒子中,以确保系统密度相近。在模拟过程中,每个反应系统首先在300 K条件下进行20 ps的弛豫处理,随后在600 K至2500 K的宽广温度范围内进行1000 ps的ReaxFF分子动力学模拟。为准确描述蛋白质/蛋白质与K2O团簇的反应体系,采用了CHONSSiCaCsKSrNaMgAlClIFLiX力场。 图1展示了不同温度条件下,三相氮产物转化率的变化情况。在此,转化率被定义为:在蛋白质及其与K共热解所得产物中,含氮焦炭、焦油及气体中所含氮元素总量,与原始蛋白质大分子中氮元素总量之比。根据图1所示数据,可以明确得出以下结论:K的添加能够显著提升蛋白质热解的反应速率;在600 K至1500 K的温度范围内,K的加入有助于增加气态氮的产率,这充分表明K对挥发物的二次裂解反应具有积极的促进作用。然而,当温度达到2000 K或2500 K这样的高温条件时,气态氮的产率却呈现下降趋势,这可能是由于在高温环境下,K的引入促进了蛋白质热解过程中生成的气态氮向多种含氮自由基(例如CN自由基)的转化。 图1 不同温度下蛋白质(a)及K和蛋白质共热解(b)产物中三相产物中氮的转化率 图2展示了在不同温度条件下,蛋白质及蛋白质与K共热解时NH3的释放曲线、产率以及通过实验验证的NH3强度曲线。根据图2的分析结果,可以明显看出,K的添加显著改变了NH3的演变趋势,使其由原本逐渐升高的状态转变为先升高后降低的趋势。同时,K的添加还导致了NH3产率的显著降低,这一发现已经通过相关实验得到了验证。这一结果表明,K的加入不仅促使NH3成为主要的生成物之一,同时也使其在反应过程中扮演了反应物的角色。 图2 单独的蛋白质热解(a)以及K和蛋白质的共热解(b)在不同温度下的释放曲线和NH3的产率(c),以及实验(d)中NH3形成的强度曲线 图3展示了在1500 K温度下,蛋白质及其与K共同存在时热解过程中化学键数量与分子数量随时间的变化情况。根据图3所示,K的参与显著加速了蛋白质分子结构的分解速率,并促使热解反应进行得更为完全;同时,K的加入导致蛋白质热解过程中氮氢键的数量变化趋势与前文所述K抑制NH3生成的结论呈现相反态势,两者之间存在紧密的关联性。 图3 1500K温度下蛋白质及 K 参与下蛋白质热解过程化学键的数量和分子数量随时间变化 图4 每 60ps 蛋白质和 K 参与下蛋白质热解过程的快照 图4 展示了每隔 60 ps 蛋白质和 K 与蛋白质共热解过程的快照,该快照进一步直观验证了前述结论,即K的引入加速了蛋白质的热解速率,并使得裂解过程更为彻底。图5则揭示了影响氮氢键变化,也即影响 NH3 生成的主要路径。在利用AMS软件输出的数据表格中,我们对蛋白质中的氮元素和氢元素进行了标记与追踪。通过对比蛋白质单独热解的体系,我们发现K的引入显著促进了蛋白质分子结构中碳碳之间氮原子上的氢原子形成稳定的水分子结构,并且使得热解产物NH3既作为反应物又作为生成物参与反应,即NH3结合小分子碎片发生再转化,主要生成HCN分子。这一发现进一步阐释了氮氢键减少、抑制NH3生成的主要原因。 图5 破坏氮氢键的主要途径 图6 温度为 1500K 热解过程中的三相产物中氮的分布 图 6 展示了在 1500 K […]

氧化石墨烯催化臭氧高级氧化过程中活性氧形成机理的探讨(Carbon 2024)

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摘要 基于石墨烯催化剂的臭氧(O3)高级氧化工艺(AOP)作为一种高效的水体治理手段,探究其臭氧化的微观机理对环境治理具有重要意义。南京工业大学杨晓宁教授课题组,采用密度泛函(DFT)和反应分子动力学(ReaxFF)方法研究了氧化石墨烯(GO)表面多种含氧官能团的活性氧形成机制。 作者通过 AMS 软件中的 ADF 模块进行了一系列关于 O3 和含氧官能团的反应过渡态搜索,并采用隐式COSMO 溶剂化模型考虑了水溶液对反应过程的影响。反应路径和能量计算结果为多种含氧官能团的反应提出可行的臭氧化机制,可以更好的解释目前关于 GO 催化臭氧化的实验现象。作者进一步使用 ReaxFF 模块对 GO/O3/H2O 系统进行了多次动力学模拟,GO表面的含氧官能团与 O3 的反应过程被清晰的观察到。此外模拟过程中多种活性物种数量的时间演变也被统计。这些结果与 DFT 计算和实验数据较好吻合,进一步证实了文章提出的臭氧化机制的正确性。 参考文献 Huipeng Wang, Zhijun Xu, Xiaoning Yang, Probing the formation mechanisms of reactive oxygen species in graphene oxide-catalyzed ozone advanced oxidation processes, Carbon, 2024, 119831 感谢王慧鹏博士供稿!

AMS 应用于燃烧/热解案例合集(四)

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基于ReaxFF分子动力学的不同阶煤分子指标气体生成规律(内蒙古科技大学) 为了获得不同煤阶煤在自然氧化过程中的指标气体生成特征和差异,选择了代表四个煤阶的五个煤样进行研究。建立了煤的分子模型,并使用 ReaxFF 力场进行了分子动力学模拟,结合煤样的加热实验,得出了指标气体 C2H4, C2H2, CO, 和 CO2 的宏观和微观生成规律。研究表明,在煤的自燃过程中,C2H4 和 C2H2 主要取决于脂肪族侧链的数量,而CO和 CO2 主要取决于煤分子中的碳原子。当氧化自燃达到后期阶段时,C2H4, C2H2, 和 CO 转化为 CO2,即燃烧的完全产物。指示气体的初始温度和峰值按煤阶顺序排列。不同指数气体的出现顺序为 CO2, CO, C2H4, 和 C2H2。该研究在确定采空区内适当的氧化诱导自燃指标气体方面起着关键作用,从而为后续制定全面的矿井防火和灭火策略提供了理论依据。 Index gases generation law of different rank coal molecules based on ReaxFF molecular dynamics, Jing Zhang erc., Materials Today Communications, 2024, 40, 109760, DOI: 10.1016/j.mtcomm.2024.109760 矿物油热解过程中多环芳烃形成机理的ReaxFF分子动力学研究(华中科技大学) 通过热解回收废矿物油是一种灵活有效的方法。然而,在此过程中可能会产生具有高毒性的多环芳烃(PAHs)。本研究试图通过 ReaxFF 分子动力学(MD)模拟揭示矿物油热解过程中矿物油的演化过程和多环芳烃的形成机制。此外,还探讨了加热速率(10 K/ps、100 K/ps和1000 K/ps)、温度(2200~3200 K)、矿物油成分(环烷烃和芳烃含量)和大气(CO2)影响多环芳烃形成的原理。 观察到矿物油的两阶段热解演化,第一阶段分解,随后发生聚合反应。高温可以使热分解快速转化为聚合反应阶段。通过跟踪关键中间体/产物和芳香结构的演变,发现氢提取乙烯基自由基加成(HAVA)反应在矿物油热解过程中主导了多环芳烃的形成。此外,碳簇上支链基团的缩聚环化对大分子多环芳烃的形成做出了相当大的贡献。乙烯基自由基加成和缩聚脱氢是矿物油热解过程中多环芳烃形成的两个标志性反应。矿物油中芳烃组分对多环芳烃形成的贡献约为环烷烃组分的 6.5 倍。CO2可以通过中间体/产物的氧化以及随后乙烯基/乙炔加成反应对脱氢的抑制来减少多环芳烃的形成。 […]

AMS 应用于燃烧/热解案例合集(三)

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ReaxFF分子动力学研究α-CPP和β-CPP燃料的热解机理(天津大学) 具有高密度和高比冲的新型燃料分子是航空航天燃料的理想替代品,了解它们的燃烧或热解化学是成功应用的必要条件。作者使用 ReaxFF MD 研究了新型燃料分子环丙烷化 α-蒎烷(α-CPP)和环丙烷化 β-蒎烯(β-CPP)的热解。结果表明,燃料分子的初始热解主要通过三个步骤完成:三元环中的 C 单键断裂形成二自由基,四元环发生开环反应形成内部具有环状结构和双键的二自由基;六元环向三烯烃分子或具有不饱和键的二自由基开环。在 α-CPP 和 β-CPP 的初始反应中, C11H18 → •CH3 + •C10H15 和 C11H18 → •C6H9 + •C5H9 分别占主导地位。进一步分析表明,C5H9 和 C6H9 自由基是热解过程中的重要中间体。动力学计算表明,α-CPP 和 β-CPP 分子的活化能分别为 51.44 kcal/mol 和 49.14 kcal/mol,小于 JP-10、RP-1和其他燃料的活化能。这项工作为在原子水平上揭示高能燃料分子 α-CPP 和 β-CPP 热解的整体反应机理提供了理论基础。 Pyrolysis mechanism of α-CPP and β-CPP fuels by ReaxFF molecular dynamics, Menghui Chen, etc., Computational and Theoretical Chemistry, 2024, Volume 1240, […]

AMS 应用于燃烧/热解案例合集(二)

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添加2,5-二甲基呋喃对正庚烷/异辛烷的碳烟纳米结构演变分析:实验研究与ReaxFF MD模拟(安徽工业大学) 生物燃料作为一种可再生能源,其性质与普通汽油和柴油非常相似。呋喃类生物燃料作为最具代表性的第二代生物燃料具有众多优点,如生产原料主要为纤维素而非粮食以及油料作物,不会与国家粮食保障的规定形成矛盾,并且此类生物燃料与石油的能量密度相当,这样将其与石油燃料混合不会引起发动机性能结构的重大改变。2,5-二甲基呋喃 (DMF) 是一种典型的呋喃类生物燃料,具有许多优点:能量密度与汽油相似、高沸点以及不溶于水等。基于此,本文主要进行DMF对正庚烷/异辛烷的碳烟纳米结构演变研究。 结合层流扩散燃烧实验,本文采用 AMS 软件中 ReaxFF MD方法模拟研究了2,5-二甲基呋喃掺混对正庚烷/异辛烷的碳烟纳米结构演变。 研究表明,随DMF掺混比的增加,正庚烷/异辛烷的层流扩散火焰高度逐渐升高。在高度一致的情况下,采集到的初级碳烟颗粒数量先减小后增加;初级碳烟颗粒的尺寸也随着DMF掺杂比的增大先增大后减小。透射电子显微镜(TEM)分析表明,DMF最初抑制了正庚烷/异辛烷火焰中初级碳烟颗粒产生,随后又促进了其生长。随着DMF掺混比的增加,核壳比先增大后减小,这表明碳烟的成熟度先减小后增大。在ReaxFF MD模拟中,掺混了DMF的正庚烷/异辛烷热解过程分为:燃料在第一阶段分解,在第二阶段发生剧烈反应。碳烟前驱体持续发生反应,分子尺寸不断增大,多环芳烃(PAHs)持续增加。第三阶段,最大分子的含碳原子数缓慢增加,碳烟发展进入成熟阶段,H/C比值缓慢下降。通过ReaxFF MD模拟发现,随着DMF掺混比的增加,碳烟的成熟度呈现先减小后增大的趋势。类石墨烯结构主要集中在H/C比为0.297的区域。 Analysis of the nanostructure evolution of soot in n-heptane/iso-octane with 2,5-dimethylfuran addition: A combined experimental study and ReaxFF MD simulations, W. Dong, R. Hong, Y. Yang, D. Wang, B. Qiu, H. Chu, Combustion and Flame, 2024; 270: 113751. DOI: 10.1016/j.combustflame.2024.113751 基于分子反应动力学对炭-H2O/CO2气化过程中钙物种催化机理的洞察(宁夏大学) 钙在炭气化过程中具有一定的催化作用,并影响气化产物的分布和组成。因此,深入了解钙在气化过程中的反应性质和机理对气化过程具有重要意义。反应力场分子动力学(ReaxFF […]

AMS 应用于燃烧/热解案例合集(一)

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微量水对C4F7N/CO2/O2混合气体热分解特性的影响机理(湖北工业大学) C4F7N/CO2/O2 三元气体混合物具有优异的环境和绝缘性能,已成为 SF6 最有前景的替代品之一,并在全球电力系统中得到了初步应用。目前,关于设备中 C4F7N/CO2/O2 在微含水量下长期运行的稳定性研究有限。本研究使用 ReaxFF 力场进行反应分子动力学模拟,在微观水平上研究水(高达 2%)对 C4F7N/CO2/O2 热分解特性的影响。此外,还进行了 C4F7N/CO2/O2 在不同微水浓度下的热分解实验,以分析分解产物与微水含量之间的关系。 当微水浓度低于 1.6% 时,H2O 促进 O 自由基的产生,增加 C4F7N 的分解。然而,随着 H2O 浓度的进一步增加,大量产生的 OH 自由基消耗 O 自由基,抑制 C4F7N 的主要分解反应。实验结果表明,气体混合物的主要热分解产物是CF4、C3F8、C3F6、C2F6 和 CHF3。本研究的结果,为提高 C4F7N/CO2/O2 绝缘设备在长期工程应用中的可靠性提供了理论支持和技术基础。 Mechanism of the Effect of Micro-Water on the Thermal Decomposition Characteristics of C4F7N/CO2/O2 Gas Mixture, F. Ye et al., IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical […]

添加2,5-二甲基呋喃对正庚烷/异辛烷的碳烟纳米结构演变分析:实验研究与ReaxFF MD模拟(Combust. Flame 2024)

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研究背景 生物燃料作为一种可再生能源,其性质与普通汽油和柴油非常相似。呋喃类生物燃料作为最具代表性的第二代生物燃料具有众多优点,如生产原料主要为纤维素而非粮食以及油料作物,不会与国家粮食保障的规定形成矛盾,并且此类生物燃料与石油的能量密度相当,这样将其与石油燃料混合不会引起发动机性能结构的重大改变。2,5-二甲基呋喃 (DMF) 是一种典型的呋喃类生物燃料,具有许多优点:能量密度与汽油相似、高沸点以及不溶于水等。基于此,本文主要进行DMF对正庚烷/异辛烷的碳烟纳米结构演变研究。 研究方法 结合层流扩散燃烧实验,本文采用 AMS 软件中 ReaxFF MD方法模拟研究了2,5-二甲基呋喃掺混对正庚烷/异辛烷的碳烟纳米结构演变。 成果简介 研究表明,随DMF掺混比的增加,正庚烷/异辛烷的层流扩散火焰高度逐渐升高。在高度一致的情况下,采集到的初级碳烟颗粒数量先减小后增加;初级碳烟颗粒的尺寸也随着DMF掺杂比的增大先增大后减小。透射电子显微镜(TEM)分析表明,DMF最初抑制了正庚烷/异辛烷火焰中初级碳烟颗粒产生,随后又促进了其生长。随着DMF掺混比的增加,核壳比先增大后减小,这表明碳烟的成熟度先减小后增大。在ReaxFF MD模拟中,掺混了DMF的正庚烷/异辛烷热解过程分为:燃料在第一阶段分解,在第二阶段发生剧烈反应。碳烟前驱体持续发生反应,分子尺寸不断增大,多环芳烃(PAHs)持续增加。第三阶段,最大分子的含碳原子数缓慢增加,碳烟发展进入成熟阶段,H/C比值缓慢下降。通过ReaxFF MD模拟发现,随着DMF掺混比的增加,碳烟的成熟度呈现先减小后增大的趋势。类石墨烯结构主要集中在H/C比为0.297的区域。 图文导读 图1 图形摘要 图2 最大分子特性和最终产物生成分析: (a)在4.5 ns下最大分子的结构; (b) 在不同DMF掺混比下,在4.5 ns时最大分子的碳原子数和H/C比; (c)在4.5 ns下H2、CO和C2H2的百分比 图3 在2.7 ns时碳烟的结构图 参考文献 W. Dong, R. Hong, Y. Yang, D. Wang, B. Qiu, H. Chu. Analysis of the nanostructure evolution of soot in n-heptane/iso-octane with 2,5-dimethylfuran addition: A combined experimental study and ReaxFF MD […]

【重庆大学李海涛教授】无机磷酸铵盐抑制甲烷/煤尘混合爆炸的反应行为和机理:ReaxFF MD 结合 DFT 研究(Chem. Eng. J 2024)

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研究背景 无机磷酸铵盐粉体由于其优良的抑爆性能长期以来被人们广泛关注,其对瓦斯煤尘复合爆炸的有效性已经在众多实验及工程现场得到充分验证,主要通过定性定量分析无机磷酸铵盐粉体如 NH4H2PO4、(NH4)2HPO4 等对瓦斯煤尘复合爆炸压力演化、火焰传播等宏观特征的影响,然而无机磷酸铵盐粉体抑爆剂抑制瓦斯/煤尘复合爆炸的详细反应过程及其微观作用机理尚未了解。 研究方法 为了揭示无机磷酸铵盐粉体抑爆剂抑制瓦斯/煤尘复合爆炸的详细反应过程及其微观特征,研究团队采用反应力场分子动力学(ReaxFF-MD)与密度泛函理论(DFT)相结合的数值模拟方法对无机磷酸铵盐在抑制瓦斯煤尘混合爆炸反应中的分子动态演变过程及潜在反应机理进行了深入的研究。本研究为无机磷酸铵盐粉体抑制爆炸的反应进程提供了更多见解,有助于开发设计高效的抑爆剂。 图1 NH4H2PO4 及 (NH4)2HPO4 抑制瓦斯煤尘复合爆炸反应路径及作用机理 主要研究结论 相同质量分数的NH4H2PO4对CO2的抑制作用更显著,(NH4)2HPO4则生成更多H2O,在反应过程中无机磷酸铵盐抑制剂不仅对复合爆炸过程中CH4的初始反应步骤产生影响,同时吸收爆炸反应进程中的活性自由基(H/O/OH)及中间产物(CH3/CH2O)以阻抑链反应的继续发展。其中,NH4H2PO4主要通过HPO3→PO2→PO→HPO2→HPO3循环反应路径进行抑制,而(NH4)2HPO4在此基础上增加了H2PO4→H3PO4→H2PO3→H2PO4、HPO3→HPO2→H2PO3→H2PO4→HPO3两条循环反应路径。此外,NH4H2PO4的加入使C40+的分解速度下降35.3%,(NH4)2HPO4的加入使C40+的分解速度下降47.2%。同时,由于无机磷酸铵盐团聚效应及吸水效应,模拟过程中抑制剂的最佳抑制浓度表现为1:1。该浓度下,抑制剂的加入不仅延迟了复合爆炸过程中脂肪键、醚氧桥键断键的时间即煤分子分解时间,同时延迟了煤分子开环反应的时间即煤分子氧化时间。随着抑制剂质量分数的增加,其更易吸附大量水分子及含磷化合物,使原本开环反应后的物质重新连接而形成新的大分子基团,以阻抑反应的下一步氧化分解。 参考文献 Reactive behaviors and mechanism of methane/coal dust hybrid explosions inhibited by NH4H2PO4 and (NH4) 2HPO4: A combined ReaxFF-MD and DFT study, Chemical Engineering Journal, 2024, DOI: 10.1016/j.cej.2024.155577

从分子层面理解使用深共晶溶剂从酚类化合物中分离中性油(Sep Purif Technol, 2025)

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目前从煤直接液化油中,分离酚类化合物的过程,需要解决产生含酚废水,以及产品中中性油含量不达标的紧迫问题。北京化工大学与太原师范大学合作研究中,使用 AMS 软件中的 COSMO-SAC 模型来预测深共晶溶剂(DES)对酚类化合物的分离性能,并根据固液相图确定了潜在的萃取剂及其液相操作窗口。

采用低成本、稳定、高效的萃取剂 LC:TEG(1:3.3)DES 进行实验,探索实验条件的影响。通过量子化学和分子动力学模拟的可视化方法,探索了结构-活性关系,提出了一种多级闪蒸联合蒸馏去除中性油的方法。建立了萃取与蒸馏相结合的工艺,得到中性油含量仅为0.31%的间甲酚产品,中性油含量首次降至1%以下,满足工业要求。

【重庆大学李海涛教授】DME/NH3 混合物燃烧机理:ReaxFF MD 与 DFT 结合的研究(Int J Hydrogen Energ, 2024)

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研究背景 氨燃料作为一种清洁能源具有广阔的应用前景,但其在实际应用中存在着燃烧速度慢、点火困难等问题。为提高氨的燃烧效率,研究人员提出通过加入二甲醚(DME)等反应性较强的组分来改善其燃烧特性。DME作为一种高质量的清洁能源,具有较高的热值和绝热燃烧温度,能够显著提高氨的反应活性,同时还能够有效减少NOx排放。这一研究的重点是通过先进的分子动力学模拟和密度泛函理论(DFT)方法,深入探讨DME/NH3混合燃料的燃烧机制,为未来绿色能源的开发提供理论依据。 研究方法 为揭示DME/NH3混合燃料在燃烧过程中的反应路径和化学机制,研究团队采用反应力场分子动力学(ReaxFF-MD)与密度泛函理论(DFT)相结合的数值模拟方法。ReaxFF-MD能够在原子尺度上模拟复杂的化学反应,为我们呈现分子之间的相互作用和化学键的演变过程。与此同时,DFT方法则用于计算分子反应的能垒、键解离能及反应位点。这种方法的结合不仅能够精确模拟燃烧过程中的微观机制,还能为实验结果提供有力的理论支持。 图1 DME/NH3 分子动力学模拟系统及分子结构示意图 主要研究结论 通过对DME/NH3混合燃料的深入研究,研究团队为理解这种混合燃料的燃烧机制提供了新的视角: ① 温度对燃烧过程的影响: 研究发现,随着系统温度的增加,燃烧反应的速率显著加快,氧气的消耗量也随之增加。这表明温度的提升能够显著增强燃烧反应的活跃度。此外,在各种温度条件下,氨分子总是先于二甲醚分子被完全消耗。温度越高,二甲醚的消耗速度越快。 ② 主要产物生成规律: 随着温度的升高,二氧化碳和水的生成量显著增加。氮元素在燃烧过程中主要形成氮气(N2)、一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)等产物。随着温度的升高,氮气的生成量减少,而NO和NO2的生成量增加。这表明温度升高有助于NOx的生成。 ③ 化学键的演变: 研究通过分析燃烧过程中化学键的变化,发现C-H、C-O和N-H键在反应过程中逐渐减少。随着温度的升高,C-H键完全消耗的时间显著缩短。N-H键的数量在反应过程中没有完全消失,部分以中间产物的形式存在。这表明在燃烧过程中,一些中间产物较为稳定,尤其是在较低温度下。 ④ 初始反应路径分析: 二甲醚(DME)的初始反应路径主要以裂解反应为主,生成甲氧基(CH3O)和甲基(CH3)自由基。这一反应占据了所有初始反应中的49.06%,表明其在燃烧反应中占据主导地位。对于氨分子(NH3),初始反应路径则以氧化反应为主,生成H2O2和HO2等产物。这表明氨的燃烧主要通过氧化反应进行。 图2 二甲醚分子的初始反应路径和反应频率 图3 氨分子的初始反应路径和反应频率 ⑤ NOx排放的反应机制: 研究还发现,自由基(如羟基)在NOx的生成过程中扮演了重要角色。具体而言,羟基通过与HNO和HNO2分子的反应生成NO和NO2。这一反应途径在所有NOx相关反应中占据主导地位,尤其是NO的生成反应发生频率高达183次。 参考文献 Atomic insights into the combustion mechanism of DME/NH3 mixtures: A combined ReaxFF-MD and DFT study, International Journal of Hydrogen Energy, Volume 80, 28 August 2024, Pages 743-753 感谢重庆大学李海涛教授供稿,ReaxFF 分子动力学模拟采用 […]

 
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