Zn2+抑控煤中α位硫酚氧化效果的能量表征
来源期刊：煤炭学报2015年第9期
论文作者：邓存宝 戴凤威 邓汉忠 高飞 王钰博 武司苑
文章页码：2117 - 2123
关键词：煤;α位硫酚;量子化学;阻化;吸附;活化能;
摘 要：由于煤氧化反应的初始阶段就是煤吸附O2的过程,可通过抑制O2的吸附来抑制煤的氧化自燃。应用Gaussian 03程序,采用密度泛函（DFT）方法,在B3LYP/6-31G（d,p）水平下研究分析Zn2+与煤中α位硫酚结构的作用机理,并以活化能作为指标表征Zn2+抑控煤中α位硫酚结构氧化的效果。由计算结果可知,α-萘硫酚结构中S原子LP（2）轨道上的孤对电子向Zn的LP*（6）空轨道转移,通过sp杂化形成σZn-S配位键,配位键的二阶稳定化能为266.60 k J/mol。当α-萘硫酚结构氧化时,首先与O2发生物理吸附形成复合物ComplexⅠ并释放20.12 k J/mol的能量,然后复合物ComplexⅠ的分子间发生化学作用,导致O2分子被化学吸附在—SH基上,所需活化能Ea=62.71k J/mol。[Zn SH8C10]2+配合物物理吸附O2释放的能量减少了14.92 k J/mol,且形成化学吸附所需的活化能增加了47.62 k J/mol,Zn2+对煤中α位硫酚氧化具有明显的控制作用。
邓存宝1，戴凤威1，邓汉忠2，高飞1，王钰博3,4，武司苑1
1. 辽宁工程技术大学安全科学与工程学院2. 辽宁工程技术大学材料科学与工程学院3. 辽宁工程技术大学矿业学院4. 大同煤矿集团有限责任公司
摘 要：由于煤氧化反应的初始阶段就是煤吸附O2的过程,可通过抑制O2的吸附来抑制煤的氧化自燃。应用Gaussian 03程序,采用密度泛函（DFT）方法,在B3LYP/6-31G（d,p）水平下研究分析Zn2+与煤中α位硫酚结构的作用机理,并以活化能作为指标表征Zn2+抑控煤中α位硫酚结构氧化的效果。由计算结果可知,α-萘硫酚结构中S原子LP（2）轨道上的孤对电子向Zn的LP*（6）空轨道转移,通过sp杂化形成σZn-S配位键,配位键的二阶稳定化能为266.60 k J/mol。当α-萘硫酚结构氧化时,首先与O2发生物理吸附形成复合物ComplexⅠ并释放20.12 k J/mol的能量,然后复合物ComplexⅠ的分子间发生化学作用,导致O2分子被化学吸附在—SH基上,所需活化能Ea=62.71k J/mol。[Zn SH8C10]2+配合物物理吸附O2释放的能量减少了14.92 k J/mol,且形成化学吸附所需的活化能增加了47.62 k J/mol,Zn2+对煤中α位硫酚氧化具有明显的控制作用。
关键词：煤;α位硫酚;量子化学;阻化;吸附;活化能;
