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等离子体辅助甲烷燃烧的主要反应路径/通道

张晓军  陈琪  张依婷  
【摘要】:通过实验和模拟的方法,对等离子体辅助甲烷燃烧主要基元反应进行了研究.实验测量了等离子体辅助甲烷燃烧火焰不同位置的发射光谱图,得到了参与该过程的重要组分;模拟过程中,基于密度泛函理论,研究了甲烷燃烧反应中O_2+H→OH+O、CH_4+OH/O/H→CH_3+H_2O/OH/H_2、CH_3+O→CH_2O+H、CH_2O+OH/O/H→CO+H_2O/(H+H_2O)/(H+H_2)等几个重要基元反应,在B3LYP/6-311++G**水平找到了各反应可能的反应路径/通道,并进行分析.在此基础上,对比分析了放电等离子体作用下各反应路径/通道的变化,结果表明,在研究等离子体辅助甲烷燃烧机理时,应基于甲烷燃烧机理进行完善,通过加入*2HO(v)、O(1D)、CH_4(v)等激发态组分,并对一些基元反应进行拆分或合并,重新计算各反应活化能;生成的激发态组分会提升反应势能面,降低活化能,加速反应进程;在CH_2O与O/OH/H的反应中,放电等离子体可将生成的HCO直接分解,降低了HCO对H原子的消耗,同时还会释放一个H原子,有利于燃烧反应的进行.

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