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高效清洁燃烧

摘要

苯并芘是发动机排放的一种非常规、高毒性污染物，其在火焰中的生成机制目前仍不明确。基于密度泛函理论(DFT)，以菲做为初始反应物，探究在PAC(苯基加成-环化)机制作用下的苯并芘生成机理，明确了苯并芘的最佳生成路径。依托过渡态理论(TST)，计算得到苯并芘生成的各基元反应的化学动力学参数，据此构建苯并芘的化学动力学模型；基于该模型，论文探讨了苯并芘随温度、压力的变化。结果表明：在菲的C1、C2、C3位点生成苯并芘的3条反应路径中，C2位点的反应路径2为苯并芘生成的最优主反应路径。该路径的限速步能垒为308.6kJ/mol。在菲C1、C2、C3位点与苯基的加成反应过程中，入口反应均为脱H反应，其能垒约为70.0kJ/mol，需吸收34.0kJ/mol的热量。C-C键旋转反应所需的能垒较低，但发生C-C键旋转的同时伴随H迁移反应，反应能垒会增大。苯并芘生成的起始温度约为1950K，随着温度和压力的提高，苯并芘的生成量均增加。苯并芘的生成对温度较为敏感，当温度从2100K升高至2200K时，苯并芘的摩尔分数从1.0×10-6升高至3.0×10-6，增大了3倍。本文探明了苯并芘的PAC生成机制，完善了苯并芘的生成机理，这对预测或抑制燃烧过程中苯并芘的生成具有重要意义。

关键词

苯并芘；PAC；菲；苯基；;密度泛函理论；化学动力学

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