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摘要
基于量子化学理论，利用过渡态方法和吸附理论对硅藻土抑制瓦斯爆炸机理进行了分析。以甲烷氧化初始链式反应为切入点，分析了硅藻土中2种主要硅醇(孤立硅醇和连生硅醇)与其关键中间产物(·H,·OH和HCHO)的相互作用。从动力学角度，利用反应能垒和反应速率常数随温度变化(25～1 000℃)的相互关系说明了硅藻土与自由基反应对链式反应的影响；从吸附角度，利用吸附能和弱相互作用可视化分析说明了硅藻土对HCHO的物理吸附所属弱相互作用类型及吸附对链式反应的影响。结果表明：(1)硅藻土中的2种常见结构——孤立硅醇和连生硅醇，在与自由基的反应中表现出不同的性质。其中连生硅醇具备更好的抑制效果，在31℃时，便开始影响链式反应；在122℃时，与对应甲烷氧化链式反应达到相同速率，有效减弱链式反应；在259℃及更高温度时，有效抑制链式反应(为链式反应速率的10倍以上)。(2)硅藻土由于表面的极性羟基结构，2种模型均能与HCHO形成较为稳定的氢键结构。其中，孤立硅醇具备更高的原子利用率，而连生硅醇则吸附性能更强(两者相差约0.9 kJ/mol)。(3)连生硅醇在消耗自由基和吸附HCHO方面均具备较好的效果，即天然硅藻土可以通过增加连生硅醇浓度以加强抑制效果。(4)参考连生硅醇抑制机理，在未来筛选新型抑制剂时，可将表面极性羟基浓度作为评选标准之一。
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