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含Cl反应力场ReaxFF的评估
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作者 肖卓君 肖斌 +6 位作者 何祺 王晴晴 刘馥 刘艳洁 王宁 李伟 刘轶 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期81-90,共10页
为考察反应分子力场ReaxFF对高氯酸铵(AP)推进剂材料模拟的适应性,从文献中选取了两种含C/H/O/N/Cl有机反应力场,对AP系统中含Cl的典型小分子进行结构和能量扫描计算,并对AP高温裂解过程进行了反应分子动力学模拟。通过对比反应力场与... 为考察反应分子力场ReaxFF对高氯酸铵(AP)推进剂材料模拟的适应性,从文献中选取了两种含C/H/O/N/Cl有机反应力场,对AP系统中含Cl的典型小分子进行结构和能量扫描计算,并对AP高温裂解过程进行了反应分子动力学模拟。通过对比反应力场与量子力学计算结果发现,现有的含Cl有机反应力场在计算HCl以及部分含H、Cl元素的小分子能量时表现较好,但无法合理描述含高价Cl小分子以及含N、O元素小分子的化学键形成和断裂行为。根据力场分子动力学模拟结果的物种分析,现有的反应力场模拟获得了H_(2)O、O_(2)、NH_(3)、HCl等产物小分子,但未能复现ClO_(2)、HClO 4等高价Cl产物以及NO_(2)、N_(2)O的生成,与实验观测有显著差距。 展开更多
关键词 量子力学 含Cl反应力场reaxff 反应分子动力学 高氯酸铵 AP 固体推进剂
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ReaxFF力场方法及其在含能材料中应用的研究进展
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作者 宋亮 梅争 +2 位作者 张天成 周素芹 居学海 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期465-483,I0001,共20页
从ReaxFF分子动力学在含能材料领域的研究出发,聚焦于研究ReaxFF力场的构成和发展、力场优化方法和应用等方面。在力场开发方法方面,对局域优化方法和全局优化方法进行了重点介绍,其中多目标进化策略、增强的粒子群优化算法和基于神经... 从ReaxFF分子动力学在含能材料领域的研究出发,聚焦于研究ReaxFF力场的构成和发展、力场优化方法和应用等方面。在力场开发方法方面,对局域优化方法和全局优化方法进行了重点介绍,其中多目标进化策略、增强的粒子群优化算法和基于神经网络等开发策略均有所涵盖。ReaxFF力场在含能材料模拟中的应用主要集中于探索微观结构反应性、动态演化、初始化学分解路径以及中间和稳定产物分布。根据外部条件不同而分为加热和加压、冲击加载、激光和电场等应用场景。研究主体涉及单质/共混/共晶炸药、含有缺陷炸药以及金属复合炸药。最后,针对ReaxFF的准确性和迁移性进行了展望,认为在人工智能框架下的ReaxFF反应力场训练可以大幅提高其在复杂反应中的准确性。在连续体仿真模型中,若将其局域反应度等关键指标的唯象规律替换为基于ReaxFF的反应规律,将是实现一个包含力学和化学动力学响应耦合的多尺度全流程仿真计算的重要途径。附参考文献134篇。 展开更多
关键词 量子化学 含能材料 reaxff力场优化 分子模拟 理论计算
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晶体纤维素热解初期力学强度的ReaxFF-MD模拟
3
作者 贾祎樊 陈德珍 袁国安 《广东化工》 CAS 2023年第12期4-6,12,共4页
纤维素是棉和纸张的主要成分,以棉和纸张为代表的干垃圾组分在热解及资源化处理时需要克服其高力学强度,掌握纤维素的力学强度在热解初期随温度变化的规律,有利于热解等工艺的优化。本文构建了晶体纤维素分子模型,并基于反应力场分子动... 纤维素是棉和纸张的主要成分,以棉和纸张为代表的干垃圾组分在热解及资源化处理时需要克服其高力学强度,掌握纤维素的力学强度在热解初期随温度变化的规律,有利于热解等工艺的优化。本文构建了晶体纤维素分子模型,并基于反应力场分子动力学模拟(ReaxFF-MD)对其进行了不同温度下的拉伸模拟,计算了对应的拉伸强度。结果表明,随着温度升高,即使系统内总的化学键能变化很小,晶体纤维素内部的氢键网络结构被破坏。 展开更多
关键词 纤维素 热解 力学强度 reaxff-MD 反应路径
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取代基对硝基苯热分解机理影响的ReaxFF/lg模拟
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作者 朱双飞 朱睿 +3 位作者 张树海 罗春旺 冯尚彪 刘广瑞 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期411-418,I0009,共9页
使用ReaxFF/lg反应分子动力学模拟,研究了1,3,5-三硝基苯(TNB)、2,4,6-三硝基甲苯(TNT)和2,4,6-三硝基苯胺(TNA)的初始分解反应,通过反应物分解趋势、初始分解路径、重要产物和团簇分析,阐明了甲基和氨基的引入对硝基苯化合物热分解的... 使用ReaxFF/lg反应分子动力学模拟,研究了1,3,5-三硝基苯(TNB)、2,4,6-三硝基甲苯(TNT)和2,4,6-三硝基苯胺(TNA)的初始分解反应,通过反应物分解趋势、初始分解路径、重要产物和团簇分析,阐明了甲基和氨基的引入对硝基苯化合物热分解的影响机制。结果表明,甲基和氨基的引入改变了硝基化合物的初始反应路径,促进了反应物的分解,提高硝基异构化反应和分子间H或O原子转移反应的频次,降低硝基直接解离反应的频次,其中TNT表现最为明显;引入取代基后,含氢产物(OH、HO_(2)N、H_(2)、H_(2)O和NH_(3))生成数量增多,ON和CO_(2)数量减少;由于氨基的引入,TNA分解生成更多的N_(2)分子。取代基的引入改变了含能分子的氧平衡,导致了硝基苯类化合物初始分解机理的差异。 展开更多
关键词 物理化学 硝基苯 取代基 热分解机理 reaxff/lg TNB TNT TNA
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Pyrolysis Mechanism of a Cyclotriphosphazene-Based Flame-Retardant Epoxy Resin by ReaxFF Molecular Dynamics
5
作者 Jiang Shuaijun Meng Weifeng +3 位作者 Wan Yongqing Qin Weihua Liu Xiaoqing Lan Yanhua 《China Petroleum Processing & Petrochemical Technology》 SCIE CAS CSCD 2023年第3期136-152,共17页
Cyclotriphosphazene derivatives can effectively improve the flame retardancy and fire safety of epoxy resins(EPs)via their influence on the pyrolysis process.In this work,the effects of hexa(5-methyl-2-pyridinoxyl)cyc... Cyclotriphosphazene derivatives can effectively improve the flame retardancy and fire safety of epoxy resins(EPs)via their influence on the pyrolysis process.In this work,the effects of hexa(5-methyl-2-pyridinoxyl)cyclotriphosphazene(HMPOP)incorporation on the initial pyrolysis of an EP at 500–3500 K were studied using the ReaxFF method.The pyrolysis fragments,initial reaction pathways,and main products were identified for the EP and EP/HMPOP composites.The activation energies were derived by fitting the weight percentage curves for solid species during the pyrolysis reactions and the obtained values were in good agreement with experimental data.The initial EP pyrolysis reactions included four major decomposition modes,which primarily involved the cleavage of C–O and C–N bonds.The main pyrolysis products were H_(2)O,CO,C_(2)H_(4),and CH_(2)O.HMPOP bonded with the oxygen-containing fragments to form larger molecular fragments and reduced the amounts of C_(0)–C_(4) products,especially that of the harmful gas CH_(2)O.Thus,HMPOP promoted the formation of carbon clusters and reduced the generation of combustible gases,ultimately decreasing the capacity for fire propagation. 展开更多
关键词 EPOXY CYCLOTRIPHOSPHAZENE reaxff PYROLYSIS flame retardancy
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基于分子动力学ReaxFF的空间材料原子氧效应研究综述 被引量:1
6
作者 乔世英 姜海富 +5 位作者 刘宇明 李涛 焦子龙 崔乃元 孙继鹏 姜利祥 《航天器环境工程》 CSCD 北大核心 2023年第3期319-329,共11页
在低地球轨道(LEO),原子氧(AO)是主要环境因素之一。AO的高通量密度和强氧化性会造成航天器上聚合物等材料产生物理化学侵蚀,从而引起航天器工作效率下降,甚至在轨工作异常。目前,除了最常见的地面和在轨搭载AO试验外,随着计算机技术的... 在低地球轨道(LEO),原子氧(AO)是主要环境因素之一。AO的高通量密度和强氧化性会造成航天器上聚合物等材料产生物理化学侵蚀,从而引起航天器工作效率下降,甚至在轨工作异常。目前,除了最常见的地面和在轨搭载AO试验外,随着计算机技术的发展,分子动力学反应力场(MDReaxFF)模拟方法由于能模拟体系中材料化学键的断裂与生成,在空间材料AO效应研究方面成为一种有效手段。文章对MD-ReaxFF模拟方法进行了介绍,调研分析基于MD-ReaxFF方法的AO与航天器聚合物、金属和陶瓷等材料相互作用的研究进展,并对未来研究发展方向进行展望。 展开更多
关键词 原子氧 分子动力学模拟 反应力场 航天器材料 综述
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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:21
7
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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基于ReaxFF场的矿物绝缘油热解分子动力学模拟 被引量:14
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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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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
10
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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CL20/BTF共晶高温热分解ReaxFF/lg分子动力学模拟 被引量:1
11
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
用ReaxFF/lg反应力场模拟CL20/BTF共晶在2000~3000 K高温条件下的热分解过程,获得了势能和物种数的演化、初始反应路径及热分解产物等详细信息。通过指数函数对势能的演化曲线进行拟合得到反映特征时间等参数,采用经典的Arrhenius反... 用ReaxFF/lg反应力场模拟CL20/BTF共晶在2000~3000 K高温条件下的热分解过程,获得了势能和物种数的演化、初始反应路径及热分解产物等详细信息。通过指数函数对势能的演化曲线进行拟合得到反映特征时间等参数,采用经典的Arrhenius反应速率方程描述总包反应,获得CL20/BTF共晶的活化能Ea=60.8 kcal/mol。研究得到CL20/BTF共晶热分解的初始路径,CL20分子中N-NO2首先断裂,在热分解起始阶段占主导作用。在不同温度条件下,CL20分子均在BTF分子前完全分解。CL20/BTF共晶的主要产物为NO2、NO、NO3、HNO、N2、H2O、CO2、O2、N2O、HONO 等。温度对产物均产生一定程度的影响. 展开更多
关键词 reaxff/lg 分子动力学 CL20/BTF共晶 反应机理 高温热分解
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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
12
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:4
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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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丙炔基双酚A醚硼聚合物热解过程的ReaxFF分子动力学模拟 被引量:3
14
作者 高宁 王一超 刘育红 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期1557-1564,共8页
聚合物的热解过程涉及的化学反应较为复杂,难以通过测试表征的手段深入探究其机理。本研究在实验表征的基础上,结合Reax FF分子动力学(Reax FF-MD)模拟方法,研究了丙炔基双酚A醚硼聚合物(PB)的热解过程。通过观察升温过程中PB的结构变化... 聚合物的热解过程涉及的化学反应较为复杂,难以通过测试表征的手段深入探究其机理。本研究在实验表征的基础上,结合Reax FF分子动力学(Reax FF-MD)模拟方法,研究了丙炔基双酚A醚硼聚合物(PB)的热解过程。通过观察升温过程中PB的结构变化,可得到其热解过程中的断键顺序。此外,采用Reax FF-MD模拟,其研究结果不仅验证了实验中热重-红外光谱联用(TG-FTIR)分析所得的PB热解生成小分子的主要组成为CH4、H2O、H2和CO,并且通过追踪上述小分子的生成过程可得到其主要的生成途径。以上研究结果表明,Reax FF-MD模拟方法不仅有助于理解PB聚合物的热解机理,直观地反映出其热解产物生成途径,而且对聚合物耐热性能的研究有所借鉴。 展开更多
关键词 丙炔基聚合物 热解 reaxff 分子动力学模拟
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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:3
15
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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ReaxFF反应力场在金属铝中的适用性 被引量:4
16
作者 宋文雄 赵世金 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期571-574,共4页
为了研究基于键级的反应力场(ReaxFF)对金属体系的适用性,采用ReaxFF势计算单质铝的多种物理性能,并与嵌入原子势(EAM)计算值、第一性原理(DFT)计算值、实验值对比。结果表明,在描述体系能量和弹性系数方面,DFT与EAM两种方法得到的结果... 为了研究基于键级的反应力场(ReaxFF)对金属体系的适用性,采用ReaxFF势计算单质铝的多种物理性能,并与嵌入原子势(EAM)计算值、第一性原理(DFT)计算值、实验值对比。结果表明,在描述体系能量和弹性系数方面,DFT与EAM两种方法得到的结果与实验值吻合非常好,ReaxFF整体吻合较好。DFT、EAM、ReaxFF三种方法能很好地区分金属铝面心(fcc)、体心(bcc)、简单立方(sc)三种结构。ReaxFF计算fcc的结合能为4.0248eV,实验值为4.05eV;ReaxFF计算空位形成能Ev=1.136eV稍微偏大,实验值为0.68eV;ReaxFF得到的弹性系数与实验值差别较大;ReaxFF不能正确预测柯西压力PCauchy=(C12-C44)/2≈0,一般情况下柯西压力并不为零。因此,ReaxFF势对亚稳态分子间复合物(MICs)体系在能量释放和传播方面的研究能得到较好的结果,对弹性性能描述欠缺。 展开更多
关键词 物理化学 分子动力学 反应力场(reaxff)
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金属单原子模型催化剂热稳定性的反应力场(ReaxFF)分子动力学研究 被引量:2
17
作者 杨文琦 汪杰 +1 位作者 乔园园 王贵昌 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2078-2082,共5页
金属催化剂的催化活性与其配位不饱和度密切相关,配位不饱和度越高,其催化活性一般也越高。单原子催化剂(SAC,或ad-atom)模型在金属表面上具有最小的配位数,因而往往表现为高的催化活性,但其热稳定性值得深入的研究。在本工作中,我们基... 金属催化剂的催化活性与其配位不饱和度密切相关,配位不饱和度越高,其催化活性一般也越高。单原子催化剂(SAC,或ad-atom)模型在金属表面上具有最小的配位数,因而往往表现为高的催化活性,但其热稳定性值得深入的研究。在本工作中,我们基于反应力场(ReaxFF),运用LAMMPS(large-scale atomic/molecular massively parallel simulator)软件包进行大尺度分子动力学模拟,研究单原子模型的热稳定性。模拟结果表明,只有Fe1/Fe(100)单原子催化模型可以在较高温度下稳定存在,而其他金属单原子表面分散结构则随温度升高而发生单原子聚集形成大的纳米颗粒或沉降的现象。同时我们也研究了在H2和O2气氛下Ni1/Ni(111)催化剂的动态行为,发现与真空环境相比,H2和O2气氛在一定程度上提高了催化剂的稳定性。 展开更多
关键词 金属单原子催化剂模型 热稳定性 反应力场(reaxff) 分子动力学 H2和O2气氛
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典型聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯废塑料共热解初期反应特性的ReaxFF分子模拟研究 被引量:4
18
作者 贺兴处 陈德珍 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期346-356,共11页
利用反应力场分子模拟(ReaxFF MD)结合反应机理自分析(AutoRMA)工具,从动力学、热解产物及热解反应过程三方面在原子层面上,探究了典型聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)废塑料共热解的反应机理。结果表明,PE/PP/PS共热解的动力学... 利用反应力场分子模拟(ReaxFF MD)结合反应机理自分析(AutoRMA)工具,从动力学、热解产物及热解反应过程三方面在原子层面上,探究了典型聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)废塑料共热解的反应机理。结果表明,PE/PP/PS共热解的动力学参数可通过C-C键和C-H键断裂的活化能加权求和(即Char Bonds方法)获得,其活化能估计值与实验值的误差仅为±3.86%;因此可以由C-C键和C-H键的断裂来表征热解反应进程。对于PP-PE混合塑料热解体系,增加其中PP的含量可以提高油和可燃气的产率,而对于PP-PS体系,增加其中PS的含量可以提高炭和油产率。在PE-PPPS混合塑料热解体系中,高温有利于重油裂解为轻油,轻油相对含量从2400 K的44.77%升高到3000 K的56.18%;同时,高温也会促使烃类小分子进一步裂解生成更小分子产物,随热解温度升高,H_(2)和CH_(4)的产率明显上升,但C_(2)H_(4)和C_(3)H_(6)的产率先上升后降低。相比单独热解,混合热解体系开始反应时间有所延迟,但达到第一次平衡的总反应时间缩短,并且更倾向于生成较小分子的产物。PE和PP单独热解时,首先生成其单体,继而生成烷烃和小分子气体,但在共热解过程中,首先生成烷烃和小分子气体,而后生成其单体。PS在共热解体系中更倾向于提供·H自由基从而与PE和PP生成的自由基结合,形成小分子烷烃或H_(2)。 展开更多
关键词 共热解 废塑料 反应力场分子模拟(reaxff MD) 动力学 聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)
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CaO催化PE热解及H_(2)O对催化过程影响的ReaxFF MD研究与机理分析 被引量:2
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作者 贺兴处 陈德珍 +2 位作者 梅振飞 阿迪力·巴吐尔 安青 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期4665-4674,共10页
结合反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟方法和自行开发的全自动ReaxFF反应机理分析软件(automatic reaction mechanism analyzer,AutoRMA)深入探究了CaO催化聚乙烯(PE)热解及H_(2)O对催化过程的影响,通过热解产物分析、热解过程反应路径追... 结合反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟方法和自行开发的全自动ReaxFF反应机理分析软件(automatic reaction mechanism analyzer,AutoRMA)深入探究了CaO催化聚乙烯(PE)热解及H_(2)O对催化过程的影响,通过热解产物分析、热解过程反应路径追踪和C―C键及C―H键时序变化分析来揭示反应机理。结果显示,CaO作为催化剂提高了PE的热解反应速率,有效降低了PE热解过程中C―C键和C―H键断裂的活化能,使其分别从316.88 kJ/mol和430.13 kJ/mol降低到22.24 kJ/mol和30.87 kJ/mol,并促进了PE向轻质油和气体分子的转化;CaO对自由基和碳链上的非饱和碳原子的吸附及解离可以有效促进PE的热解;但H_(2)O存在时由于其自身与CaO结合会抑制CaO的催化作用,同时H_(2)O主要通过取代反应以羟基的形式存在于烃类产品中,水分含量(质量分数)为PE的50%时导致10%的油品中含有氧元素,降低产品质量,也会导致液相产品中存在大量的水分,因此应避免热解的废PE携带水分。研究表明,ReaxFF MD结合AutoRMA有助于对PE等聚合物催化热解机理的深入理解,进而优化反应体系。 展开更多
关键词 热解 聚乙烯 催化 reaxff AutoRMA 动力学
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