论文全氟异丁腈分解反应机理是适合不知如何写丁腈方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于丁腈论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
摘 要：采用密度泛函理论,对全氟异丁腈的可能分解反应通道进行了理论研究,计算得到了反应势能面上各稳定点的几何结构,同时完成了简谐振动频率分析,并通过内禀反应坐标理论计算了最小能量路径,大量的CF3自由基、CN自由基、CF自由基会发生复杂的化学反应,生成CF3CN等.CF3CN的电气强度是6的1.58,绝缘气体F7N分解产物CF3CN拥有如此高的电气强度对于保证电气设备的绝缘性是非常有利的.研究结果表明,生成CF3CN+CF为主反应通道,生成CF3+FCNC为次反应通道为次要通道.
关键词：全氟异丁腈；过渡态；分解反应通道
中图分类号：O641 文献标志码：A 文章编号：1007-2683（2017）01-0141-04
0 引言
六氟化硫（6）因其具有优异的化学稳定性、良好的灭弧能力和热力学稳定性,被广泛应用在冶炼、半导体蚀刻和高压电气设备中.但是6的全球变暖潜能（global warming potential,GWP）是CO2的23 900倍,在大气中能够稳定存在3200年.在1997年签署的《京都议定书》中,6成为规定的6种应被逐渐减排的温室气体之一.为了减少6气体的排放,需要寻找6可替代的绝缘气体.
1997年,Christophorou等对6/N2混合气体进行实验研究,认为混合比例在2：3或者1：1的混合氣体所展示的灭弧能力与纯6相当,但这种混合气体的使用局限性非常大,在绝缘性能上也不能和纯6相比.2014年,瑞士ABB公司发现全氟酮类气体（C5F10O、C6F10O等）一些关键指标优于6,如GWP值、绝缘强度等.但由于全氟酮类气体沸点高,在标准状况下为液态,只能在低压时作为C02和N2等气体的添加物使用.2016年,富玉伟等采用密度泛函理论研究了C5-全氟酮的分解途径,分析了中间产物CF3CFCF3分子的分解反应,对于了解C5-全氟酮的绝缘性质具有重要帮助.2014年,法国Alston公司联合美国3M公司共同推出了名为g3的环保型混合气体,该气体是以全氟异丁腈（F7N）为主的混合绝缘气体,该种混合气体具有良好的热稳定性、较低的GWP值、高的绝缘强度,美国通用电气公司已将其应用到145 kV的GIS（gasinsulated switchgear）中.2016年,焦俊涛等对F7N分子结构和绝缘性能的关系进行了分析,认为F7N具有良好的绝缘性能.2016年,Kieffel等检测到F7N的分解产物中存在CF3CN等气体.绝缘气体在高压畸变电场下,会有局部放电或引弧现象出现,绝缘气体会发生部分分解反应,分解中间体和分解产物与电子相互作用会对绝缘气体的绝缘性质产生影响,因此,研究F7N可能的分解反应通道、分解反应中间体和分解产物,获得反应势能面信息,可以为进一步优化g3环保型混合气体配比提供重要的理论依据.到目前为止,F7N可能的分解反应通道的理论研究未见报道.
1 计算方法
本文应用密度泛函理论方法,在B3LYP/6-311+G（d,p）水平下,优化了F7N分解反应通道的稳定点的几何结构,对得到的平衡几何构型进行了简谐振动频率计算分析,确认所得到过渡态的几何构型为势能面上的极值点.在相同水平下,以过渡态结构为出发点,利用内禀反应坐标理论,得到了多个反应通道的最小能量路径.在MP-WB1K/6-311+G（3df,2p）水平下对反应势能面上所有稳定点进行高水平单点能计算,获得较准确的势能面信息.以上计算是利用Gaussian 09程序在中科院超级计算中心的科学计算网格SCGrid上完成.
F7N可能的分解反应通道包括生成产物氰基、生成产物F和生成产物CF3,涉及F7N中心碳原子C-F键和C-C键断裂,在MPWB1K/6-311+G（3df,2p）B3LYP/6-311+G（d,p）水平下计算中心碳原子C-F键、C-CF3键和C-CN键的解离能分别为598.21、328.05和482.43 kJ/mol.富玉伟等研究了中间产物CF3CFCF3分子的分解反应,对应C-CN断键的反解反应.在这篇文章当中,我们重点研究了C-CF3断键的分解反应,该分解反应通道的分解路径示意图如图1所示.
2 结果与讨论
2.1 稳定点性质
在B3LYP/6-311+G（d,p）水平下,优化了F7N,过渡态（TS1、TS2、TS3、TS4、TS5）,中间体（r1、r2、r3、c1、c2）,以及产物（CF3、CF3CF、FCCN、CN、FCNC、CF、CF3CN）的平衡几何构型,优化结果见图2.
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参考文献：
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