化学学报 ›› 2025, Vol. 83 ›› Issue (8): 833-843.DOI: 10.6023/A25030081 上一篇 下一篇
研究论文
成守飞a,b, 李婧c, 凌琳b, 李玉学b,*(
), 吕龙b,*(
)
投稿日期:2025-03-14
发布日期:2025-04-24
通讯作者:
李玉学, 吕龙
基金资助:
Shoufei Chenga,b, Jing Lic, Lin Lingb, Yuxue Lib,*(
), Long Lub,*(
)
Received:2025-03-14
Published:2025-04-24
Contact:
Yuxue Li, Long Lu
Supported by:文章分享
采用M06-2X/6-311+G**方法系统地研究了硝化甘油的分解机理, 包括单分子热分解、无催化水解、酸性杂质(HNO3)催化水解以及金属盐/碱杂质(Zn²+/Mg²+阳离子与OH-/ /Cl-阴离子的组合)参与的分解反应. 此前的理论研究多集中于硝化甘油的单分子分解路径, 而且没有考虑杂质的影响. 本研究发现, 在酸性杂质存在的条件下, 酸催化水解的能垒为28.1 kcal/mol, 比单分子分解的O—NO2均裂能垒降低了5.8 kcal/mol, 是更合理的室温下缓慢分解的机理; 而且水解反应不断释放出HNO3, 使分解速度不断加快; 中强碱Mg(OH)₂和硝化甘油的反应能垒仅为21.3 kcal/mol, 反应速度较快; 虽然该反应是化学计量反应, 但碱作为少量杂质存在时, 也可能触发酸催化分解反应; 酸催化机理可能最接近硝化甘油常温下缓慢分解的真实机理.
成守飞, 李婧, 凌琳, 李玉学, 吕龙. 硝化甘油缓慢分解机理的密度泛函理论研究[J]. 化学学报, 2025, 83(8): 833-843.
Shoufei Cheng, Jing Li, Lin Ling, Yuxue Li, Long Lu. Density Functional Theory Research on Decomposition Mechanisms of Nitroglycerin[J]. Acta Chimica Sinica, 2025, 83(8): 833-843.
| Pathway | Gas phase | In NG | In H2O | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| α | β | α | β | α | β | |||
| Path-Mode-1 | 32.8 | 33.9 | 35.9 | 35.5 | 35.0 | 33.9 | ||
| Path-Mode-2 | 61.7 | 64.0 | 63.6 | 64.4 | 58.9 | 60.3 | ||
| Path-Mode-2-2 | 65.3 | 66.1 | 62.9 | 64.4 | 61.0 | 62.0 | ||
| Path-Mode-2-3 | 67.1 | 65.8 | 67.2 | 66.2 | 64.9 | 64.4 | ||
| Path-Mode-3 | 44.9 | 45.1 | 47.0 | 47.8 | 45.7 | 46.1 | ||
| Pathway | Gas phase | In NG | In H2O | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| α | β | α | β | α | β | |||
| Path-Mode-1 | 32.8 | 33.9 | 35.9 | 35.5 | 35.0 | 33.9 | ||
| Path-Mode-2 | 61.7 | 64.0 | 63.6 | 64.4 | 58.9 | 60.3 | ||
| Path-Mode-2-2 | 65.3 | 66.1 | 62.9 | 64.4 | 61.0 | 62.0 | ||
| Path-Mode-2-3 | 67.1 | 65.8 | 67.2 | 66.2 | 64.9 | 64.4 | ||
| Path-Mode-3 | 44.9 | 45.1 | 47.0 | 47.8 | 45.7 | 46.1 | ||
| Pathway | SMD in NG | SMD in H2O | |||
|---|---|---|---|---|---|
| α | β | α | β | ||
| Path-H-Mode-1 | 51.9 | 54.2 | 56.5 | 52.5 | |
| Path-H-Mode-2 | 49.3 | 50.9 | 42.1 | 43.1 | |
| Path-H-Mode-3 | 54.5 | 51.5 | 47.1 | 44.4 | |
| Path-H-Mode-4 | 39.0 | 32.5 | 29.4 | 28.1 | |
| Pathway | SMD in NG | SMD in H2O | |||
|---|---|---|---|---|---|
| α | β | α | β | ||
| Path-H-Mode-1 | 51.9 | 54.2 | 56.5 | 52.5 | |
| Path-H-Mode-2 | 49.3 | 50.9 | 42.1 | 43.1 | |
| Path-H-Mode-3 | 54.5 | 51.5 | 47.1 | 44.4 | |
| Path-H-Mode-4 | 39.0 | 32.5 | 29.4 | 28.1 | |
| M=Zn2+ | M=Mg2+ | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| OH- | Cl- | OH- | Cl- | ||||||||||||||
| α | β | α | β | α | β | α | β | α | β | α | β | ||||||
| M-Mode-1 | 47.2 | 44.1 | 45.0 | 44.5 | 45.9 | 42.1 | 43.5 | 38.6 | |||||||||
| M-Mode-2 | 28.7 | 26.3 | 54.1 | 48.3 | 29.2 | 30.1 | 52.6 | 46.1 | |||||||||
| M-Mode-3 | 26.2 | 25.3 | 21.3 | 22.0 | |||||||||||||
| M-Mode-4 | 27.0 | 27.5 | 36.4 | 39.9 | 27.3 | 26.7 | 43.3 | 47.7 | |||||||||
| M=Zn2+ | M=Mg2+ | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| OH- | Cl- | OH- | Cl- | ||||||||||||||
| α | β | α | β | α | β | α | β | α | β | α | β | ||||||
| M-Mode-1 | 47.2 | 44.1 | 45.0 | 44.5 | 45.9 | 42.1 | 43.5 | 38.6 | |||||||||
| M-Mode-2 | 28.7 | 26.3 | 54.1 | 48.3 | 29.2 | 30.1 | 52.6 | 46.1 | |||||||||
| M-Mode-3 | 26.2 | 25.3 | 21.3 | 22.0 | |||||||||||||
| M-Mode-4 | 27.0 | 27.5 | 36.4 | 39.9 | 27.3 | 26.7 | 43.3 | 47.7 | |||||||||
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