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硝化甘油缓慢分解机理的密度泛函理论研究

2025-04-27 09:0240下载
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  摘要:我们采用M06-2X/6-311+G**方法系统地研究了硝化甘油的分解机理,包括单分子热分解、无催化水解、酸性杂质(HNO3)催化水解以及金属盐/碱杂质(Zn2+/Mg2+阳离子与OH-/NO3-/Cl-阴离子的组合)参与的分解反应. 此前的理论研究多集中于硝化甘油的单分子分解路径,而且没有考虑杂质的影响. 我们发现,在酸性杂质存在的条件下,酸催化水解的能垒为28.1 kcal/mol, 比单分子分解的O─NO2均裂能垒降低了5.8 kcal/mol, 是更合理的室温下缓慢分解的机理。而且水解反应不断释放出HNO3,使分解速度不断加快。中强碱Mg(OH)2和硝化甘油的反应能垒仅为21.3 kcal/mol,反应速度较快. 虽然该反应是当量反应,但碱作为少量杂质存在时,也可能触发酸催化分解反应. 我们认为,酸催化机理可能最接近硝化甘油常温下缓慢分解的真实机理.

  文章目录

  1 引言

  2 结果与讨论

  2.1 硝化甘油传统单分子热分解机理的重新讨论

  2.1.1 O─NO2键均裂机理 (Path-Mode-1)

  2.1.2 ·NO2 催化机理 (Mode-2, Mode-2-2和Mode-2-3)

  2.1.3 分子内消除HONO机理(Path-Mode-3)

  2.1.4 溶剂化效应

  2.2 硝化甘油的质子酸催化水解机理

  2.2.1 无催化水解反应机理

  2.2.2 质子酸催化的硝化甘油水解机理

  2.3 金属络合物参与的硝化甘油分解机理

  3 结论

  4 计算程序和方法



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