硝基甲烷在石墨烯表面初始反应机理的理论研究

【摘要】：为了考察石墨烯对硝基甲烷(NM)反应机理的影响,采用onIOM(our Own N-layer Integrated molecular Orbital and molecular Mechanics)方法研究了硝基甲烷在石墨烯表面的三种初始反应,包括NM-亚硝酸甲酯(MN)重排反应、氢迁移重排反应及C—N键均裂反应。结果表明,石墨烯表面影响了NM初始反应过渡态、反应产物的结构及能量。与孤立NM相比,NM在石墨烯表面的三种初始反应活化能依次降低了13.4 k J·mol-1、增加了3.8 k J·mol-1和5.4 k J·mol-1,活化能的顺序由C—N键均裂反应氢迁移重排反应NM-MN重排反应变为NM-MN重排反应C—N键均裂反应氢迁移重排反应。由于石墨烯的平面结构,导致反应过渡态与反应产物的结构倾向于形成平面结构或重叠式构型,从而能够最大程度地与石墨烯相互作用。 【作者单位】： 西安近代化学研究所;
【关键词】： 势能面 活化能 反应过渡态 ONIOM方法
【基金】：国家自然科学基金资助(21403162)
【分类号】：O621.25
【正文快照】： 1引言基于碳纳米材料掺杂的复合含能材料能够改善传统含能材料的某些性能,如在HM X中添加C60、石墨烯(Graphene,GRA)氧化物等碳纳米材料能够有效降低HM X的感度,并增加了热解反应的活化能,从而提高了热分解稳定性[1-2]。理论计算[3-4]预测通过碳纳米管封装新型高能量密度物质N

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