氧原子和烃类分子反应的动力学研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21673233
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0304.化学动力学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The oxygen atom is a universal radical in the combustion, and its reactions with hydrocarbon molecules are important elementary reactions in the combustion of hydrocarbon fuel. Important information for the combustion kinetics of complex hydrocarbon fuel can be provided by investigating the dynamical mechanism of these elementary reactions. Here, a most reliable dynamical study will be carried out for the reactions of O(1D) with CH4, C2H6 and C3H8, and the reactions of O(3P) with C2H4 and C3H6 in this project. Based on high-level ab initio energy points, accurate, global, full-dimensional potential energy surfaces (PESs) will be constructed by permutationally invariant polynomial fitting method, and the minimum energy crossings and spin-orbit couplings will be investigated and calculated. The detailed dynamical mechanism and non-adiabatic dynamical effects will be investigated by comprehensive quasiclassical trajectory and trajectory surface-hopping calculations. The branching ratios of various products channels, rate constants, product translational energy and internal energy distributions, differential cross sections and collisional energy transfer will be calculated at varying collision energies and temperatures will be calculated. The correlations among those dynamical and kinetic features for different hydrocarbon reactants will be deeply investigated. These calculations and investigations will provide theoretical foundations for studying the temperature and pressure dependent processes in elementary reactions of hydrocarbon fuel combustion.
氧原子是燃烧过程中普遍存在的自由基,它和烃类分子反应是碳氢燃料燃烧中重要的基元反应,研究这些基元反应的动力学机理将对复杂碳氢燃料的燃烧动力学研究提供重要的信息。本项目拟对O(1D)+CH4/ C2H6/C3H8以及O(3P)+ C2H4 /C3H6反应开展最为可靠的动力学研究。基于高精度的从头算能量点,用交换不变多项式拟合方法构建精确的全维全域势能面,探讨势能面交叉点和旋轨耦合。用准经典轨线和势能面跳跃方法研究氧原子和烃类分子反应的微观机理和非绝热动力学效应,在不同碰撞能和温度下计算各产物通道的分支比、速率常数、产物平动能和内能分布以及微分散射截面,碰撞能量转移,并深入探讨不同烃类反应物间的动力学关联,为研究温度、压力相关的碳氢燃料燃烧基元反应过程提供理论依据。

结项摘要

在项目执行期间,我们按研究计划对燃烧中重要化学反应开展了可靠的动力学研究,并取得了以下进展: 1)发展了准经典动力学和Ring-Polymer Molecular Dynamics (RPMD)动力学方法,系统并精确地研究了燃烧中重要化学反应的反应微观机理以及速率常数,为燃烧机理的模拟提供了重要理论依据;2)对重要的双分子燃烧反应H +C2H4->H2+ C2H3开展了高精度的理论计算研究,揭示了该反应中新奇的碰撞诱导漫游机理;3)发展了基本不变量-神经网络拟合方法构建多原子反应体系的精确绝热势能面,通过高精度从头算构造了H+H2O2, OH+HO2, H+C2H4等反应体系目前最精确的势能面;4) 发展了高效且精确的神经网络方法构建透热表象下具有锥形交叉的耦合势能面,通过多参考组态从头算构造了目前最为精确的ClH2、 NH3、H3、H3+等体系的透热势能矩阵,为多原子反应的非绝热动力学研究打下基础。资助期间,以第一作者/通讯作者共发表SCI文章21篇,包括1篇 Chem. Soc. Rev., 1篇Chem. Sci., 1篇JPCL等。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Water dissociating on rigid Ni(100): A quantum dynamics study on a full-dimensional potential energy surface
水在刚性 Ni(100) 上的离解:全维势能表面的量子动力学研究
  • DOI:
    10.1063/1.5023069
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Chemical Physics
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Liu Tianhui;Chen Jun;Zhang Zhaojun;Shen Xiangjian;Fu Bina;Zhang Dong H.
  • 通讯作者:
    Zhang Dong H.
A comparison study of the six-dimensional quantum dynamics for the dissociative chemisorption of HCl on different facets of Ag
Ag不同面解离化学吸附HCl的六维量子动力学比较研究
  • DOI:
    10.1016/j.cplett.2020.138078
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chem. Phys. Lett
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu Tianhui;Fu Bina;Zhang Dong H.
  • 通讯作者:
    Zhang Dong H.
Six-dimensional potential energy surfaces of the dissociative chemisorption of HCl on Ag(111) with three density functionals
具有三个密度泛函的 Ag(111) 上 HCl 解离化学吸附的六维势能面
  • DOI:
    10.1007/s00246-022-02831-1
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Chemical Physics
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Liu Tianhui;Fu Bina;Zhang Dong H.
  • 通讯作者:
    Zhang Dong H.
HCl dissociating on a rigid Au(111) surface: A six-dimensional quantum mechanical study on a new potential energy surface based on the RPBE functional
HCl 在刚性 Au(111) 表面上的解离:基于 RPBE 泛函的新势能表面的六维量子力学研究
  • DOI:
    10.1063/1.4982051
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Chemical Physics
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Liu Tianhui;Fu Bina;Zhang Dong H.
  • 通讯作者:
    Zhang Dong H.
Six-dimensional potential energy surfaces for the dissociative chemisorption of HCl on rigid Ag(100) and Ag(110) surfaces
用于 HCl 在刚性 Ag(100) 和 Ag(110) 表面上解离化学吸附的六维势能表面
  • DOI:
    10.1063/1.5122218
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Chemical Physics
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Liu Tianhui;Fu Bina;Zhang Dong H.
  • 通讯作者:
    Zhang Dong H.

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克里奇中间体(CH2OO)与水分子反应的全维势能面和动力学研究
  • 批准号:
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    面上项目
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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