八硝基立方烷高温热分解分子动力学模拟

杨镇 何远航

引用本文: 杨镇, 何远航. 八硝基立方烷高温热分解分子动力学模拟[J]. 物理化学学报, 2016, 32(4): 921-928. doi: 10.3866/PKU.WHXB201512251 shu
Citation:  YANG Zhen, HE Yuan-Hang. Pyrolysis of Octanitrocubane via Molecular Dynamics Simulations[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2016, 32(4): 921-928. doi: 10.3866/PKU.WHXB201512251 shu

八硝基立方烷高温热分解分子动力学模拟

    通讯作者: 何远航
摘要: 随着对高能量密度材料的性能要求不断提高,新型高能量密度材料成为近期研究热点,其中八硝基立方烷(ONC)由于其优越的性能成为其中典型的代表,然而关于八硝基立方烷热分解的动力学机理研究比较少。本文采用ReaxFF反应力场模拟高温条件下凝聚相八硝基立方烷初始热分解过程。研究发现热分解过程中八硝基立方烷笼状骨架结构中C-C键最先发生断裂,并逐步破坏形成八硝基环辛烯等,随后出现NO2和O等,计算结果表明笼状骨架结构的破坏存在三种不同路径。八硝基立方烷在高温条件下热分解的主要产物有NO2、O2、CO2、N2、NO3、NO、CNO以及CO等,其中N2和CO2是终态产物,不同温度对产物均产生不同程度的影响。

English

    1. [1]

      (1) Qiu, L.; Xu, X. J.; Xiao, H. M. Chin. J. Energy Mater. 2005, 13, 262. [邱玲, 许晓娟, 肖鹤鸣. 含能材料, 2005, 13, 262.](1) Qiu, L.; Xu, X. J.; Xiao, H. M. Chin. J. Energy Mater. 2005, 13, 262. [邱玲, 许晓娟, 肖鹤鸣. 含能材料, 2005, 13, 262.]

    2. [2]

      (2) Zhang, J. Quantum Chemical Studies on the Structures and Properties of Organic Caged Energetic Compounds Including Polynitrocubanes. Ph. D. Dissertation, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, 2003. [张骥. 多硝基立方烷等有机笼状高能化合物结构和性能的量子化学研究[D]. 南京: 南京理工大学, 2003.](2) Zhang, J. Quantum Chemical Studies on the Structures and Properties of Organic Caged Energetic Compounds Including Polynitrocubanes. Ph. D. Dissertation, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, 2003. [张骥. 多硝基立方烷等有机笼状高能化合物结构和性能的量子化学研究[D]. 南京: 南京理工大学, 2003.]

    3. [3]

      (3) Ji, Y. P.;Wang, B. Z.; Zhang, Z. Z.; Lu, Q.; Zhu, C. H. Chin. J. Energy Mater. 2004, 12, 189. [姬月萍, 王伯周, 张志忠, 刘愆, 朱春华. 含能材料, 2004, 12, 189.](3) Ji, Y. P.;Wang, B. Z.; Zhang, Z. Z.; Lu, Q.; Zhu, C. H. Chin. J. Energy Mater. 2004, 12, 189. [姬月萍, 王伯周, 张志忠, 刘愆, 朱春华. 含能材料, 2004, 12, 189.]

    4. [4]

      (4) Eaton, P. E.; Cole, T.W., Jr. J. Am. Chem. Soc. 1964, 86, 3157. doi: 10.1021/ja01069a041(4) Eaton, P. E.; Cole, T.W., Jr. J. Am. Chem. Soc. 1964, 86, 3157. doi: 10.1021/ja01069a041

    5. [5]

      (5) Eaton, P. E.; Cole, T.W., Jr. J. Am. Chem. Soc. 1964, 86, 962. doi: 10.1021/ja01059a072(5) Eaton, P. E.; Cole, T.W., Jr. J. Am. Chem. Soc. 1964, 86, 962. doi: 10.1021/ja01059a072

    6. [6]

      (6) Lukin, K.; Li, J. C.; Gilardi, R.; Eaton, P. E. Angew. Chem. Int. Edit. 1996, 35, 864. doi: 10.1002/anie.199608641(6) Lukin, K.; Li, J. C.; Gilardi, R.; Eaton, P. E. Angew. Chem. Int. Edit. 1996, 35, 864. doi: 10.1002/anie.199608641

    7. [7]

      (7) Lukin, K.; Li, J. C.; Gilardi, R.; Eaton, P. E. Angew. Chem. Int. Edit. 1996, 35, 866. doi: 10.1002/anie.199608661(7) Lukin, K.; Li, J. C.; Gilardi, R.; Eaton, P. E. Angew. Chem. Int. Edit. 1996, 35, 866. doi: 10.1002/anie.199608661

    8. [8]

      (8) Lukin, K. A.; Li, J. C.; Eaton, P. E.; Gilardi, R. J. Org. Chem. 1997, 62, 8490. doi: 10.1021/jo971308k(8) Lukin, K. A.; Li, J. C.; Eaton, P. E.; Gilardi, R. J. Org. Chem. 1997, 62, 8490. doi: 10.1021/jo971308k

    9. [9]

      (9) Zhang, M. X.; Eaton, P. E.; Gilardi, R. Angew. Chem. Int. Edit. 2000, 39, 401. doi: 10.1002/(SICI)1521-3757(20000117)112: 2<422::AID-ANGE422>3.0.CO;2-2(9) Zhang, M. X.; Eaton, P. E.; Gilardi, R. Angew. Chem. Int. Edit. 2000, 39, 401. doi: 10.1002/(SICI)1521-3757(20000117)112: 2<422::AID-ANGE422>3.0.CO;2-2

    10. [10]

      (10) Richard, R. M.; Ball, D.W. J. Hazard. Mater. 2009, 164, 1595. doi: 10.1016/j.jhazmat.2008.09.078(10) Richard, R. M.; Ball, D.W. J. Hazard. Mater. 2009, 164, 1595. doi: 10.1016/j.jhazmat.2008.09.078

    11. [11]

      (11) Richard, R. M.; Ball, D.W. J. Hazard. Mater. 2009, 164, 1552. doi: 10.1016/j.jhazmat.2008.08.057(11) Richard, R. M.; Ball, D.W. J. Hazard. Mater. 2009, 164, 1552. doi: 10.1016/j.jhazmat.2008.08.057

    12. [12]

      (12) Peköz, R.; Erkoç, Ş. Comput. Mater. Sci. 2009, 46, 849. doi: 10.1016/j.commatsci.2009.04.020(12) Peköz, R.; Erkoç, Ş. Comput. Mater. Sci. 2009, 46, 849. doi: 10.1016/j.commatsci.2009.04.020

    13. [13]

      (13) Chi, W. J.; Li, L. L.; Li, B. T.;Wu, H. S. J. Mol. Model. 2013, 19, 571. doi: 10.1007/s00894-012-1582-1(13) Chi, W. J.; Li, L. L.; Li, B. T.;Wu, H. S. J. Mol. Model. 2013, 19, 571. doi: 10.1007/s00894-012-1582-1

    14. [14]

      (14) Owens, F. J. J. Mol. Struct. 1999, 460, 137. doi: 10.1016/ S0166-1280(98)00312-1(14) Owens, F. J. J. Mol. Struct. 1999, 460, 137. doi: 10.1016/ S0166-1280(98)00312-1

    15. [15]

      (15) Chi, W.;Wang, X. Y.; Li, B. T.;Wu, H. S. J. Mol. Model. 2012, 18, 4217. doi: 10.1007/s00894-012-1430-3(15) Chi, W.;Wang, X. Y.; Li, B. T.;Wu, H. S. J. Mol. Model. 2012, 18, 4217. doi: 10.1007/s00894-012-1430-3

    16. [16]

      (16) Li, J. S. Theor. Chem. Acc. 2009, 122, 101. doi: 10.1007/s00214-008-0489-5(16) Li, J. S. Theor. Chem. Acc. 2009, 122, 101. doi: 10.1007/s00214-008-0489-5

    17. [17]

      (17) Liu, L. C.; Bai, C.; Sun, H.; Goddard, W. A., III. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 4941. doi: 10.1021/jp110435p(17) Liu, L. C.; Bai, C.; Sun, H.; Goddard, W. A., III. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 4941. doi: 10.1021/jp110435p

    18. [18]

      (18) Zhan, J. H.;Wu, R. C.; Liu, X. X.; Gao, S. Q.; Xu, G. G. Fuel 2014, 134, 283. doi: 10.1016/j.fuel.2014.06.005(18) Zhan, J. H.;Wu, R. C.; Liu, X. X.; Gao, S. Q.; Xu, G. G. Fuel 2014, 134, 283. doi: 10.1016/j.fuel.2014.06.005

    19. [19]

      (19) Ghenoweth, K.; van Duin, A. C. T.; Dasgupta, S.; Goddard, W. A., III. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 1740. doi: 10.1021/jp8081479(19) Ghenoweth, K.; van Duin, A. C. T.; Dasgupta, S.; Goddard, W. A., III. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 1740. doi: 10.1021/jp8081479

    20. [20]

      (20) Cheung, S.; Deng, W. Q.; van Duin, A. C. T.; Goddard, W. A., III. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 851. doi: 10.1021/jp0460184(20) Cheung, S.; Deng, W. Q.; van Duin, A. C. T.; Goddard, W. A., III. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 851. doi: 10.1021/jp0460184

    21. [21]

      (21) Mueller, J. E.; van Duin, A. C. T.; Goddard, W. A., III. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 4939. doi: 10.1021/la4006983(21) Mueller, J. E.; van Duin, A. C. T.; Goddard, W. A., III. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 4939. doi: 10.1021/la4006983

    22. [22]

      (22) Kim, S. Y.; Kumar, N.; Persson, P.; Sofo, J.; van Duin, A. C. T.; Kubicki, J. D. Langmuir 2013, 29, 7838. doi: 10.1021/la4006983(22) Kim, S. Y.; Kumar, N.; Persson, P.; Sofo, J.; van Duin, A. C. T.; Kubicki, J. D. Langmuir 2013, 29, 7838. doi: 10.1021/la4006983

    23. [23]

      (23) Strachan, A.; Kober, E. M.; van Duin, A. C. T.; Oxgaard, J.; Goddard, W. A. J. Chem. Phys. 2005, 122, 54502. doi: 10.1063/1.1831277(23) Strachan, A.; Kober, E. M.; van Duin, A. C. T.; Oxgaard, J.; Goddard, W. A. J. Chem. Phys. 2005, 122, 54502. doi: 10.1063/1.1831277

    24. [24]

      (24) Liu, H.; Dong, X.; He, Y. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 232. [刘海, 董晓, 何远航. 物理化学学报, 2014, 30, 232.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201312101(24) Liu, H.; Dong, X.; He, Y. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 232. [刘海, 董晓, 何远航. 物理化学学报, 2014, 30, 232.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201312101

    25. [25]

      (25) Liu, H.; Li, Q. K.; He, Y. H. Acta Phys. Sin. 2013, 62, 1. [刘海, 李启楷, 何远航. 物理学报, 2013, 62, 1.] doi: 10.7498/aps.62.208202(25) Liu, H.; Li, Q. K.; He, Y. H. Acta Phys. Sin. 2013, 62, 1. [刘海, 李启楷, 何远航. 物理学报, 2013, 62, 1.] doi: 10.7498/aps.62.208202

    26. [26]

      (26) Zhou, T. T.; Huang, F. L. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 278. doi: 10.1021/jp105805w(26) Zhou, T. T.; Huang, F. L. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 278. doi: 10.1021/jp105805w

    27. [27]

      (27) http://lammps.sandia.gov/ (accessed Nov 16, 2015).(27) http://lammps.sandia.gov/ (accessed Nov 16, 2015).

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  537
  • HTML全文浏览量:  69
文章相关
  • 发布日期:  2015-12-25
  • 收稿日期:  2015-10-14
  • 网络出版日期:  2015-12-24
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章