页岩干酪根平均分子结构模型的构建方法

页岩中的主要有机成分是干酪根。一个真实的干酪根分子结构模型是利用分子动力学研究页岩有机质微观性质的基础。前人多建立二维干酪根模型,对三维干酪根结构模型的建立较少。因此,很有必要介绍一种建立页岩干酪根的三维分子结构模型的详细步骤。笔者等基于构建出的南堡页岩干酪根的二维分子结构模型,利用分子动力学模拟的手段,根据干酪根的密度.

小保当富镜煤与富惰煤大分子结构模型构建及分子模拟

运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)及^(13)C核磁共振谱等方法,分析研究了小保当煤富镜质组分离物(XV)和富惰质组分离物(XI)的大分子结构。研究结果表明,小保当煤中氧元素主要是以羰基、醚键、醚氢键、羟基环氢键等形式存在,XI结构中的羰基氧含量高于XV结构;氮元素主要以吡啶型氮(N-6)和吡咯型(N-5)的形式存在,XPS S(2p)谱信号极弱,在构建平均结构模型时不考虑硫的赋存形式。XV和XI的芳碳率分别为57.91%和66.02%、桥碳和周碳之比分别为0.17和0.33、脂肪碳和芳香碳之比分别为0.97和0.71;XV较XI含有较多的链状或者环状脂肪结构,XV结构中芳香核以苯和萘为主,平均尺寸为0.448 nm,平均缩合环数为2.68;XI结构中芳香核以萘和蒽为主,平均尺寸为0.676 nm,平均缩合环数为3.03。2种煤大分子结构的分子式分别为C_(170)H_(150)O_(40)N_(2)与C_(192)H_(136)O_(37)N_(2),利用所构建的分子结构模型可进一步研究煤的热解、孔隙结构演化及煤层气吸附等机理。

阳煤某矿无烟煤大分子结构模型及分子模拟

为构建阳煤某矿无烟煤大分子结构模型,利用工业分析、元素分析、核磁共振(^(13)C-NMR)、X射线光电子能谱(XPS)等测试手段,对其分子结构进行表征。结果表明:该煤样桥周碳比为0.38。该煤大分子结构中芳香结构单元包含3个萘、6个蒽,1个芘和1个苯并芘;脂肪结构以短烷基侧链和环烷烃的形式存在;杂氧原子以4个羟基,2个甲氧基、5个醚氧键、1个羰基以及1个吡啶,2个吡咯,1个季氮构成;初步构建了阳煤某矿无烟煤分子模型,其分子式为C_(207)H_(162)O_(12)N_(4),相对分子质量为2894。对无烟煤大分子结构模型进行优化,总能量由2703.08 kJ/mol降低至890.86 kJ/mol。将15个煤大分子模型构建成聚集态结构模型,研究CO_(2)、CH4、N2的孔隙结构分布特征,从孔隙分布特征角度分析,该无烟煤对3种气体的吸附能力由强至弱分别为CO_(2)、N_(2)、CH_(4)。

成庄无烟煤大分子结构模型及其分子模拟

利用晋城矿区成庄矿煤的工业分析、元素分析、13C-NMR、XPS等实验结果,构建了其大分子结构模型。模型中,芳香碳以2、3、4环结构为主,最大环数达五个;脂肪碳以甲、乙基侧链及环烷烃的形式存在。九个氧原子分别以七个羰基(主要为醌基)、一个羟基及一个醚氧的型式存在;两个氮原子以吡咯的形式存在。硫原子含量很低,在模型构建中没有体现。采用分子力学(MM)和分子动力学(MD)方法,对成庄煤结构模型进行能量最小化模拟。结果表明,分子内及分子间芳香层片之间的π-π相互作用,使其以近似平行的方式排列;高煤级煤结构中,短程有序的原因主要是分子间芳香层片的定向排列。分子间的氢键能及范德华能使结构达到最稳构型。

兖州煤大分子结构模型构建及其分子模拟

结合兖州煤的工业分析与元素分析及13C CP/MAS NMR实验结果构建了其大分子结构模型;芳香化合物以苯为主;脂肪结构以脂肪侧链、环烷烃和氢化芳环的形式存在,且甲基、亚甲基和次甲基的含量相当;17个氧原子分别以羧基、羰基与羟基型式存在;三个氮原子分别以吡啶与吡咯的形式存在;五个硫原子以噻吩型硫的型式存在。采用分子力学(MM)和分子动力学(MD)对兖州原煤化学结构模型进行能量最小化模拟,显示稳定大分子结构的主要能量按大小排序依次为范德华能、键扭转能、键角能与键伸缩能;分子内芳香层片之间的π-π相互作用,使其以近似平行的方式排列。量子化学半经验方法(AM1)模拟结果表明,羰基碳原子相连的C-C键的活性比较高;模型中与S相连的C原子、边缘C原子都有较多的负电荷,易于发生氧化反应,而芳香碳原子所带电荷较少,稳定性很高。

羧酸系混凝土超塑化剂的作用机理及分子结构模型设计

简要讨论了羧酸系混凝土超塑化剂的作用机理和分子设计原理,并详细分析了各种不同超塑化剂分子结构模型与分散和保坍性能之间的关系,提出了新型超塑化剂的分子设计原则,设计了一种集大减水、高保坍、低掺量的分子结构模型,对模型进行了试验验证,结果证实了其分子设计原则的可行性。

神东2^(-2)煤镜质组大分子结构模型^(13)C-NMR谱的构建与修正

利用浮沉离心法得到了神东原煤的镜质组(SDV),并对其进行了固体13C-CP/MAS NMR测试和元素分析。由13 C-NMR实验得到了SDV中碳原子的结构分布特征和12种结构参数。结果表明,在SDV的结构中芳香碳原子的存在形式主要是缩合程度为2的萘,其余则是以苯环和含杂原子的芳香环。利用结构参数和元素分析的结果构建了SDV的大分子结构模型,并运用13C-NMR预测软件ACD/CNMR predictor计算了SDV大分子结构模型的13C化学位移。根据计算结果对SDV的大分子结构模型进行了修正,获得了能和实验谱图吻合较好的大分子结构模型。

煤分子结构模型构建及优化研究

从分子层面认识煤的分子结构特征对实现煤炭合理利用及高效转化具有重要意义。以淮北矿业集团青东煤矿煤为研究对象,通过工业分析、元素分析、核磁共振碳谱(13C-NMR)及X射线光电子能谱(XPS)等测试方法,对其分子结构进行研究。结果表明,青东煤的芳香化合物以2、3环结构为主;脂肪结构以甲、乙基侧链及环烷烃形式为主;分子结构中芳香桥碳与周碳比为0.35。氧原子以羰基和酚羟基形式存在,氮原子分别以吡啶和吡咯形式存在,硫原子含量较低,在该模型中不再考虑。依此构建青东煤大分子平均结构模型,其分子式为C_(142) H_(128) N_(2) O_(3),分子量为1910.60。煤的大分子结构中芳香结构单元包括2个苯环、2个萘、4个蒽;杂原子以2个羰基和1个酚羟基、1个吡啶和1个吡咯的形式存在。对单个大分子结构模型进行结构优化和退火动力学模拟研究,桥键、脂肪键等化学键发生了明显的扭转,分子内芳香片层之间的π—π相互作用使相邻芳香片层之间趋于近似平行排列;总势能由2121.14 kJ/mol下降到1255.85 kJ/mol,其中键伸缩能及范德华能占主导地位。将18个青东煤大分子模型构建成聚集态结构模型。经过分子力学和分子动力学模拟优化后,大分子受周围分子的制约,原本近似平行排列的片状芳香碳结构发生扭曲形变,结构杂乱。研究构建的青东煤大分子结构模型可为选择浮选药剂提供模型基础。

沁水盆地南部无烟煤大分子结构模型及其含甲烷力学性质

受地质因素影响的煤体结构能够影响煤层气井的产气能力,且在实际地质条件下,煤储层往往含有甲烷,使得含甲烷煤体的力学性质与储层压裂改造的效果密切相关。通过工业分析、元素分析、核磁共振碳谱(13 C-NMR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段测试和分析了山西沁水盆地寺河矿无烟煤的元素组成、原子比和官能团类型与分布等分子结构特征,构建了其大分子结构模型,模型的碳含量和密度与实测值具有较好的一致性。采用蒙特卡洛法模拟计算了甲烷在无烟煤中的吸附量、吸附位和吸附热,得到了甲烷在无烟煤中的吸附构型。结果表明:甲烷在无烟煤中的饱和吸附量为22.4个/晶胞,Langmuir压力为1.12 MPa,无烟煤模型中的芳香碳、吡啶型氮和吡咯型氮以及羧基是甲烷分子主要吸附位,等温吸附热随吸附压力的升高呈对数下降,说明甲烷在低压力时率先占据无烟煤表面的高能吸附位;甲烷在无烟煤中的吸附热介于22.65~25.00 kJ/mol,远小于42 kJ/mol,属于物理吸附。采用分子动力学方法对无烟煤的含气力学性质进行了模拟,定量研究了含气量对无烟煤的体积模量、杨氏模量、剪切模量和泊松比的影响。结果表明,无烟煤的体积模量、杨氏模量和剪切模量等随着含气量的增大呈对数规律降低,而泊松比随吸附量的增大呈线性增大;与不含甲烷的无烟煤相比,体积模量、杨氏模量和剪切模量最高降低了38.5%,24.4%和27.1%,表明吸附甲烷能够显著降低无烟煤的力学强度,其机理为无烟煤的体积和膨胀率随吸附量的增加呈指数增大,使得无烟煤基质之间的相互作用力降低,进而导致无烟煤的强度降低,抵抗变形的能力减弱。无烟煤的范德华能在吸附甲烷的过程中降幅最大,说明范德华能是保持煤体结构和力学性质稳定的主导因素。

基于分子结构模型的褐煤与浮选药剂界面作用机理研究

褐煤表面亲水性强,在浮选过程中需添加表面活性剂提高其疏水性,研究褐煤与表面活性剂的界面作用有助于提高褐煤浮选效率。通过测试褐煤结构参数,建立了内蒙古锡林浩特褐煤分子结构模型,并对比了实际测试与模型计算的红外光谱图,验证了该分子结构的代表性。模拟结果表明:水分子通过静电作用在褐煤表面形成水化膜,吸附了表面活性剂的褐煤表面与水分子之间的界面作用能显著降低,特别是吸附了失水山梨醇油酸酯之后,水分子在远离褐煤表面的上方形成了聚集状态,阻碍了水分子的吸附,改善了褐煤表面的疏水性。褐煤浮选结果与模拟计算结果具有一致性。

褐煤大分子结构模型及静态微观参数特征

以前人的资料数据为基础,总结利用ACD/CNMR Predictor软件和Materials studio软件构建煤大分子结构模型及模拟方法,分析五牧场褐煤、神东褐煤、北宿褐煤的煤大分子结构模型特征,进而分析煤大分子结构模型微观静态参数。

有机化学多媒体课件中分子结构模型的制作

文章以几个有机化合物分子结构为例,介绍了有机化学多媒体课件中的化合物分子3D结构模型及动画的简单制作方法。

分子结构模型的计算机显示系统简介

分子图形学已发展为解决化学、医药、生物化学和分子生物学领域问题的最重要的工具之一。在结构化学的教学与科研中,当涉及分子的对称性、晶系的空间点阵形式、金属原子的最密堆积及空隙和离子化合物的结构等时,需要大量借用实物分子模型。但实物分子物理模型的制作、维护和使用存在诸多的不便。使用微型计算机可在屏幕上交互式地控制化学分子图形的显示,它既是一种新兴的计算机辅助教学(CAI)手段,又一种经济实用且效果良好的实物模型的代替物。

柳林3#镜煤吡啶残煤大分子结构模型及分子模拟

对柳林3#镜煤吡啶抽提残煤(LLR)进行了13C CP/MAS NMR和XPS分析,结合元素分析和工业分析,构建了其大分子模型。LLR结构中芳香部分以蒽为主,脂肪结构主要以脂肪侧链的形式存在,氧原子分别以醚键、羟基和羰基形式存在,氮原子以吡咯和吡啶的形式存在。运用13C NMR预测软件ACD/CNMR predictor计算了大分子结构模型的13C化学位移。与实验13CNMR谱图相比较,对LLR的大分子结构模型进行了修正,获得了13C NMR计算谱能和实验谱图吻合较好的大分子结构模型。采用分子模拟对LLR化学结构模型进行能量优化,结果表明,大分子结构的能量按其大小排序主要为范德华能、键扭转能、键角能与键伸缩能。芳环之间的平行排列在该结构模型中占有很小的比例。最后通过添加周期性边界条件得到该煤的密度为1.22 g/cm3。量子化学半经验方法(PM 3)模拟结构表明,脂肪侧链中的C-C键较长,因而活性较高;边缘碳原子带有较多的负电荷,易于发生氧化反应;芳香碳原子所带电荷较少,稳定性很高。

陕北低阶烟煤显微组分结构特征及分子结构模型

为了更好地利用我国丰富的低阶煤资源,以变质程度较低的陕北低阶烟煤镜质组、惰质组富集物作为研究对象,采用常规的煤质分析、傅立叶变换红外光谱、高分辨固体13C核磁共振、X射线衍射等分析表征手段,对样品结构进行全面分析,得到了陕北低阶烟煤显微组分分子结构特征及结构参数,建立了镜质组和惰质组的部分分子结构模型。结果表明,陕北低阶烟煤镜质组和惰质组氧含量均较高,硫含量很低,所选镜质组的芳碳率为0.634,平均缩合环数约为2.98个;惰质组的芳碳率为0.734,平均缩合环数约为3.15个;相对于镜质组,惰质组的缩合程度更高,芳核尺寸更大,排列也更加规则有序。今后低阶烟煤加工转化工艺的研究应从分子层面揭示其不同显微组分结构特征的差异性,为低阶烟煤清洁高效利用新工艺的开发奠定基础。

演示DNA分子结构模型

1特点及用途 （1）特点 借用宏观的具体实图模拟微观的抽象结构，使抽象形象化，微观宏观化，能科学、生动、有趣的演示DNA分子结构。（2）用途①模拟DNA分子基本单位：脱氧核苷酸（4种碱基能直观展示）。②模拟DNA分子平面结构：由2条脱氧核苷酸链反向平行排列。

一种能演示缩合过程的氨基酸分子结构模型

1特点和用途（1）特点该模型能从空间上形象地表示氨基酸分子结构的通式，同时还能演示两个氨基酸之间脱水缩合的过程。演示现象科学、生动和有趣，使学生容易掌握课本重点难点知识。

有机分子结构模型创新改进

鉴于现有的有机分子结构模型无法实现键的断裂和连接,设计了“磁吸式卡扣”化学键模型,有助于学生从反应机理的角度认识有机反应,具有较好的推广价值。

“AB_n型分子结构模型器”的制作

“ABn型分子结构模型器”是ABn(n=1~4)型(CH4、NH3、H2O、HCl和CO等)分子结构通用的模型,是由一个中心球(中心原子)和连接在中心球上的1~4个球组成的,中心球上有凹槽,凹槽中有铁丝。两个球通过有“钩”和套有“金属片”及“橡胶套”的铁丝杆连接,杆的“钩”挂在中心球中的铁丝上。中心球连接1个球用1根杆,便是AB型分子结构模型;连接2个球用2根杆,连接2根杆时,2根杆的夹角确定后用“金属片”和“橡胶套”将铁丝杆固定在中心球上,便是AB2型分子结构模型,以此类推即是AB3和AB4。

晋城高硫煤大分子结构表征及模型构建

从分子水平上认识、表征高硫煤的结构特征对于清洁高效利用高硫煤具有关键意义。利用工业元素分析、高分辨率透射电镜、激光解吸飞行时间质谱、13C核磁共振波谱和X射线光电子能谱技术对晋城高硫煤的分子结构进行表征。结果表明:晋城高硫煤中的芳香层片长度分布范围较宽,且以2×2和3×3形式居多;杂原子结构中氮原子以吡啶氮和吡咯氮为主,硫原子的存在形式包含硫醇、硫醚、噻吩、亚砜和砜等多种结构,氧原子主要存在于羟基、羰基、和醚氧中,同时,结构中脂肪侧链长度较短,且支链化程度较低。根据高分辨图像提供的芳香碳骨架信息,从中选取327个芳香层片作为结构模型的基本骨架,在依次实现脂肪结构和杂原子官能团的添加后对其进行优化,得到了与上述实验数据吻合的高硫煤分子结构模型,模型由95个单体分子组成,原子数量为18882个,分子式为C_(12119)H_(6279)O_(214)N_(118)S_(152),分子量为161647Da。通过构建的分子结构模型可应用于进一步研究高硫煤的物理化学性质及反应性等。