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摘要
采用两种不同的简化煤焦模型,利用量子化学密度泛函理论研究了煤焦异相还原N2O的反应机理。通过计算反应物、中间体以及过渡态的结构和能量明确了反应的过程,并通过热力学分析和动力学分析深入分析煤焦异相还原N2O的反应机理。研究结果表明:单个碳原子无法体现N2O分子在煤焦表面的吸附和脱附过程,不适于作为煤焦模型研究煤焦异相还原N2O的反应,六环苯环簇碳基模型可以成功地研究煤焦异相还原N2O的反应。煤焦异相还原N2O的反应共经历三个过渡态和两个中间体将N2O还原成N2,N2O分子在煤焦表面的吸附反应的活化能为51.01 kJ·mol-1,煤焦表面吸附N2O的过程容易进行。煤焦异相还原N2O的反应在所研究的温度范围(298.151500 K)内为放热反应,可以自发发生,反应平衡常数大于105,可以完全进行,认为是单向反应。煤焦异相还原N2O的反应在所研究的温度范围(298.151500 K)内反应速率较快,反应活化能为43.55 kJ·mol-1,Arrhenius表达式为1.24×1010exp(-5238.15/T)。
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