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亚临界水中葡萄糖转化生成5-羟甲基糠醛的理论研究
被引量：
1
1
作者
阎智锋
连洁
+5 位作者
赵舟
何春启
岳秀萍
王玉萍
吴杏
卢建军
《燃料化学学报》
CSCD
北大核心
2021年第8期1122-1131,共10页
采用色散修正的密度泛函理论,分别采用隐性溶剂模型和显性溶剂模型,对比研究了亚临界水中葡萄糖异构化为果糖以及果糖脱水制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)的反应机理。结果表明,显性溶剂模型更接近真实反应情况,溶剂水分子能够参与反应并在质...
采用色散修正的密度泛函理论,分别采用隐性溶剂模型和显性溶剂模型,对比研究了亚临界水中葡萄糖异构化为果糖以及果糖脱水制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)的反应机理。结果表明,显性溶剂模型更接近真实反应情况,溶剂水分子能够参与反应并在质子迁移过程起催化作用。葡萄糖异构化反应的控速步骤为开环葡萄糖的醛-烯醇异构化,其活化能取决于开环葡萄糖中α−H提取的难易程度及生成的碳负离子的稳定性。果糖脱水反应控速步骤为呋喃果糖的第一次分子内脱水,所需活化能取决于呋喃果糖C(2)位OH质子化脱水后形成的碳正离子的稳定性。本工作揭示了Brønsted碱对葡萄糖异构化反应及Brønsted酸对果糖脱水反应促进作用的根本原因,为葡萄糖降解转化催化剂的调控及溶剂的筛选提供理论依据。
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关键词
色散修正密度泛函理论
显性溶剂模型
葡萄糖
果糖
5-HMF
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职称材料
地质流体中络合物同位素平衡分馏系数的第一性原理计算
被引量：
1
2
作者
孙明光
王佳新
袁顺达
《矿床地质》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第2期372-382,共11页
地质流体中不同络合物之间的稳定同位素平衡分馏系数是利用稳定同位素示踪地质流体演化过程的必要前提。但由于受实验条件的限制,流体中部分元素不同络合物之间的同位素分馏系数难以通过实验精确测定。基于第一性原理的理论计算是获得...
地质流体中不同络合物之间的稳定同位素平衡分馏系数是利用稳定同位素示踪地质流体演化过程的必要前提。但由于受实验条件的限制,流体中部分元素不同络合物之间的同位素分馏系数难以通过实验精确测定。基于第一性原理的理论计算是获得溶液中不同络合物之间稳定同位素平衡分馏系数的一种重要手段,能够获取各种极端条件下同位素分馏系数。在应用第一性原理计算溶液中不同络合物间同位素平衡分馏系数时,需要对溶液的动态特性和水分子之间的相互作用进行模拟。目前,显式溶剂模型和隐式溶剂模型是模拟地质流体中水溶液环境的2种主要模型,均已成功应用于同位素分馏系数的计算。文章系统介绍了这2种模型的计算方法,并且对比研究了这2种模型计算约化配分函数比(β)的优势及不足,结果显示,2种模型的主要差异表现在3个方面:(1)计算耗时的不同,隐式溶剂模型计算的原子数目少,结构单一,因此耗时少;显式溶剂模型计算的原子数目多,结构复杂多样,因此在同一计算和理论水平条件下,耗时比隐式溶剂模型多;(2)水分子数和构型的不同,隐式溶剂模型只有一个构型,因而不能评估络合物构型对β值的影响;而显式溶剂模型能够通过添加不同数量的水分子及建立不同的初始构型有效评估水分子数量及构型对计算结果的影响;(3)隐式溶剂模型将溶质周围的水环境定义为具有均匀介电常数的连续介质,没有充分考虑水的动态特性和水分子之间的相互作用,导致计算结果误差较大;而显式溶剂模型能更好的处理水分子的动态特征及分子间形成的氢键,计算结果更为准确。通过2种模型的对比研究表明,显式溶剂模型能够更好的模拟水分子和溶质间的相互作用,计算获得的各络合物之间的同位素平衡分馏系数更为准确。本研究结果可以为今后开展相关同位素分馏计算时选择何种模型提供重要依据。
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关键词
地球化学
第一性原理
同位素分馏
络合物
含矿流体
显式溶剂模型和隐式溶剂模型
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职称材料
题名
亚临界水中葡萄糖转化生成5-羟甲基糠醛的理论研究
被引量：
1
1
作者
阎智锋
连洁
赵舟
何春启
岳秀萍
王玉萍
吴杏
卢建军
机构
太原理工大学轻纺工程学院
太原理工大学环境科学与工程学院
国家先进功能纤维创新中心
西安工程大学纺织科学与工程学院
太原理工大学煤科学与技术教育部与山西省重点实验室
出处
《燃料化学学报》
CSCD
北大核心
2021年第8期1122-1131,共10页
基金
国家自然科学基金(51703153)
山西省重点研发计划(201903D121032)
+1 种基金
山西省面上青年基金(201801D221365)
山西省高等学校科技创新项目(2019L0311)资助。
文摘
采用色散修正的密度泛函理论,分别采用隐性溶剂模型和显性溶剂模型,对比研究了亚临界水中葡萄糖异构化为果糖以及果糖脱水制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)的反应机理。结果表明,显性溶剂模型更接近真实反应情况,溶剂水分子能够参与反应并在质子迁移过程起催化作用。葡萄糖异构化反应的控速步骤为开环葡萄糖的醛-烯醇异构化,其活化能取决于开环葡萄糖中α−H提取的难易程度及生成的碳负离子的稳定性。果糖脱水反应控速步骤为呋喃果糖的第一次分子内脱水,所需活化能取决于呋喃果糖C(2)位OH质子化脱水后形成的碳正离子的稳定性。本工作揭示了Brønsted碱对葡萄糖异构化反应及Brønsted酸对果糖脱水反应促进作用的根本原因,为葡萄糖降解转化催化剂的调控及溶剂的筛选提供理论依据。
关键词
色散修正密度泛函理论
显性溶剂模型
葡萄糖
果糖
5-HMF
Keywords
density functional theory
explicit solvent model
glucose
fructose
5-hydroxymethylfurfural
分类号
TQ353.2 [化学工程]
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职称材料
题名
地质流体中络合物同位素平衡分馏系数的第一性原理计算
被引量：
1
2
作者
孙明光
王佳新
袁顺达
机构
中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室
北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室
出处
《矿床地质》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第2期372-382,共11页
基金
国家自然科学基金重大研究计划重点支持项目(编号:92062218)资助。
文摘
地质流体中不同络合物之间的稳定同位素平衡分馏系数是利用稳定同位素示踪地质流体演化过程的必要前提。但由于受实验条件的限制,流体中部分元素不同络合物之间的同位素分馏系数难以通过实验精确测定。基于第一性原理的理论计算是获得溶液中不同络合物之间稳定同位素平衡分馏系数的一种重要手段,能够获取各种极端条件下同位素分馏系数。在应用第一性原理计算溶液中不同络合物间同位素平衡分馏系数时,需要对溶液的动态特性和水分子之间的相互作用进行模拟。目前,显式溶剂模型和隐式溶剂模型是模拟地质流体中水溶液环境的2种主要模型,均已成功应用于同位素分馏系数的计算。文章系统介绍了这2种模型的计算方法,并且对比研究了这2种模型计算约化配分函数比(β)的优势及不足,结果显示,2种模型的主要差异表现在3个方面:(1)计算耗时的不同,隐式溶剂模型计算的原子数目少,结构单一,因此耗时少;显式溶剂模型计算的原子数目多,结构复杂多样,因此在同一计算和理论水平条件下,耗时比隐式溶剂模型多;(2)水分子数和构型的不同,隐式溶剂模型只有一个构型,因而不能评估络合物构型对β值的影响;而显式溶剂模型能够通过添加不同数量的水分子及建立不同的初始构型有效评估水分子数量及构型对计算结果的影响;(3)隐式溶剂模型将溶质周围的水环境定义为具有均匀介电常数的连续介质,没有充分考虑水的动态特性和水分子之间的相互作用,导致计算结果误差较大;而显式溶剂模型能更好的处理水分子的动态特征及分子间形成的氢键,计算结果更为准确。通过2种模型的对比研究表明,显式溶剂模型能够更好的模拟水分子和溶质间的相互作用,计算获得的各络合物之间的同位素平衡分馏系数更为准确。本研究结果可以为今后开展相关同位素分馏计算时选择何种模型提供重要依据。
关键词
地球化学
第一性原理
同位素分馏
络合物
含矿流体
显式溶剂模型和隐式溶剂模型
Keywords
geochemistry
first principles
isotope fractionation
complexes
ore-bearing fluids
explicit
sol-vent
model
and implicit
solvent
model
分类号
P597 [天文地球—地球化学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
亚临界水中葡萄糖转化生成5-羟甲基糠醛的理论研究
阎智锋
连洁
赵舟
何春启
岳秀萍
王玉萍
吴杏
卢建军
《燃料化学学报》
CSCD
北大核心
2021
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
地质流体中络合物同位素平衡分馏系数的第一性原理计算
孙明光
王佳新
袁顺达
《矿床地质》
CAS
CSCD
北大核心
2022
1
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