删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)

一种量子化学组合方法及其应用于汞对硫酸气溶胶形成影响的研究

本站小编 Free考研考试/2022-02-14

摘要/Abstract



本工作建立了一种量子化学的组合方法并应用于研究在硫和汞复合污染地区, 汞及其化合物是否会参与和驱动硫酸气溶胶形成. 该方法采用Molclus Genmer模块生成数以百万计的巨量团簇初始结构, 用自洽紧束缚GFN2-xTB方法预优化, 再用B3PW91-D3(BJ) DFT方法重新优化, 结合能经ωB97M-D3(BJ)校正后计算出团簇的热力学函数, 以其生成过程Gibbs自由能变大小排序, 获得团簇稳定序列及其对应的结合能和热力学函数. 然后用该方法研究了汞及其化合物、硫酸和水生成的8种团簇模型共计240万个结构, 结果表明HgSO4, HgO等汞的极性化合物以及Hg22+和 Hg2+能够促进硫酸气溶胶的形成, 而Hg以及无极性的HgCl2和Hg2Cl2对硫酸气溶胶成核的影响较小. 这一结论对硫、汞复合污染环境下, 硫酸气溶胶成核机制探讨提供了有价值的预测.
关键词: 量子化学, 组合方法, 硫酸气溶胶, 汞, 热力学函数
Haze weather has been occurring frequently in recent years, and studies have shown that its formation mechanism is related to the nucleation of sulfuric acid aerosols. How mercury and its compounds affect the formation and growth of sulfuric acid aerosols is completely unclear in polluted areas where sulfur and mercury coexist. In order to explore this problem theoretically, we established a new quantum chemistry combination method. Millions of cluster structures are generated by using the Molclus Genmer module. The cluster geometries are preliminarily optimized by the GFN2-xTB method and sorted according to the Gibbs free energy changes of the cluster generation process. The top 100 optimized structures were re-optimized using the B3PW91-D3(BJ) method. In order to accurately calculate the binding energy of clusters, we established a small benchmark set based on the composition and structural characteristics of the clusters studied in the project, and used the CCSD(T)/CBS method to calculate the binding energy of each cluster model in the benchmark set. Using the binding energy as a standard, the best method selected from 42 DFT methods is ωB97M-D3(BJ). The binding energy calculated by B3PW91-D3(BJ) is corrected by the results of the ωB97M-D3(BJ) method to obtain an accurate thermodynamic function value. It is worth mentioning that the combined method was used to study a total of 2.4 million structures in 8 cluster models formed by mercury and its typical compounds, sulfuric acid and water. The results show that polar compounds of mercury such as HgSO4 and HgO, together with Hg22+ and Hg2+, can promote sulfuric acid aerosol formation, while Hg and non-polar HgCl2 and Hg2Cl2 have almost no effect on the nucleation of sulfuric acid aerosol. In addition, we found that the conclusion holds true for the temperature interval of the troposphere at standard atmospheric pressure. This conclusion provides valuable predictions for the studies on sulfuric acid aerosol nucleation mechanisms under the combined sulfur and mercury pollution environment.
Key words: quantum chemistry, combination method, sulfuric acid aerosols, mercury, thermodynamic function


PDF全文下载地址:

点我下载PDF
相关话题/化学 优化 结构 污染 工作

  • 领限时大额优惠券,享本站正版考研考试资料!
    大额优惠券
    优惠券领取后72小时内有效,10万种最新考研考试考证类电子打印资料任你选。涵盖全国500余所院校考研专业课、200多种职业资格考试、1100多种经典教材,产品类型包含电子书、题库、全套资料以及视频,无论您是考研复习、考证刷题,还是考前冲刺等,不同类型的产品可满足您学习上的不同需求。 ...
    本站小编 Free壹佰分学习网 2022-09-19
  • 通过芳磺酸酯不同化学键的可选择性断裂构建不同的芳基醚
    摘要/Abstract实现了利用芳磺酸酯作原料通过各种化学键的选择性断裂制备芳基烷基醚和二芳基醚,实现了利用吸电子基取代的芳磺酰氯与酚的反应来制备二芳基醚.在K2CO3作用下,分别利用酯基部分苯环上是吸电子基取代的芳磺酸芳基酯通过S―O键断裂与醇的反应,芳磺酸烷基酯通过C―O键断裂与酚的反应来合成芳 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 光化学条件下(β-重氮-α,α-二氟乙基)膦酸酯与羧酸的酯化反应
    摘要/Abstract利用可见光促进的O-H插入反应可以在温和条件下实现羧酸与原位生成的(β-重氮-α,α-二氟乙基)膦酸酯的酯化反应,以良好的产率得到了含有α,α-二氟甲基膦酸酯的羧酸酯类化合物.该反应操作简单,对于不同的官能团具有良好的适应性.因此,这一反应为α,α-二氟甲基膦酸酯衍生物的合成提 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 固体氧化物燃料电池运行初期电化学性能演变机制
    摘要/Abstract固体氧化物燃料电池(solidoxidefuelcell,SOFC)是一种清洁高效的发电装置,其运行中的性能衰减受到众多因素的影响,如何分辨这些因素的贡献、并在此基础上确定衰减的主导因素,对于更有针对性地提升SOFC的运行寿命至关重要.广泛的测试结果表明,SOFC的电化学性能在 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 大孔高镍LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的制备及其电化学性能研究
    摘要/Abstract本工作以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球组装成的胶晶模板作为铸模,溶胶-凝胶法辅助获得大孔LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)正极材料.结果表明,利用PMMA作为造孔剂,形成了由100nm的颗粒堆积而成的大孔结构,这种结构有效地提高了材料的倍率性能和循环稳定性 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 气凝胶维度结构设计与功能化应用的研究进展
    摘要/Abstract气凝胶是一类兼具重要科学研究意义和巨大工程化应用价值的纳米多孔材料,其制备过程涉及溶胶-凝胶化学转变、结构调控、界面张力消除等基础科学问题,在理化性能方面同时具有超低密度和超低热导率特性,是一类理想的轻量化超级隔热保温材料,在航空航天、交通运输等对重量要求严苛的应用领域极具吸引 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 离子液体二维结构制备及其特性研究进展
    摘要/Abstract由于阴阳离子间特殊的静电、氢键作用,具有二维结构的离子液体呈现出独特的结构特征及热力学、动力学特性,在化学化工和材料领域都有着巨大的应用前景,已成为离子液体领域重要的研究方向之一.本综述重点介绍了离子液体二维结构常用的制备方法,包括自组装法、Langmuir-Blodgett法 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 液相合成彩色氮化碳及其光电化学特性研究
    摘要/Abstract减小带隙值和获得有序二维微结构是提高氮化碳光电化学性能的关键.通过调控尿素和柠檬酸的比例,采用室温熟化工艺,合成出不同颜色的氮化碳材料,成功地将其带隙减小至1.74eV,并获得了由有序二维网络构建的多孔微结构.所得氮化碳获得了一定光电转换性能,并随着带隙值的减小和二维网络结构的 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 分级结构碳纳米笼高效催化苄胺氧化偶联制N-苄烯丁胺
    摘要/Abstract苄胺氧化偶联制N-苄烯丁胺通常需使用贵金属催化剂,开发廉价催化剂具有重要研究价值.本工作以具有大比表面积和丰富表面缺陷的分级结构碳纳米笼(hCNCs)作为无金属催化剂,在无溶剂、100℃和常压O2条件下即可实现苄胺到N-苄烯丁胺的高效转化,反应8h的苄胺转化率和N-苄烯丁胺选择 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 钙钛矿组分和结构设计及其发光二极管器件性能研究进展
    摘要/Abstract有机-无机杂化钙钛矿发光二极管(LED)的性能在短短几年时间内飞速提升,近红外光器件的效率已达21.6%,绿光器件效率也达到20.3%,达到可以和商业化的有机发光二极管媲美的水平;即使是稍有逊色的稳定性方面也有很大进展,报道的最长器件半衰期已达到250h.器件性能的飞速提升得益 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 生物质液流催化燃料电池运行环境优化机制分析
    摘要/Abstract液流催化燃料电池(LCFC)是一种可以在温和条件下转化生物质为电能的新型装置,但其运行优化条件与相应机制尚不清晰.本工作分析了阳极电解液的pH和温度对LCFC性能的影响规律.其中,极化曲线和功率密度曲线采用线性扫描伏安法测定,以评估电池的产电性能;阳极液的Mo5+浓度与总有机碳 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14