基于反应力场分子模拟的乙烯燃烧自由基与氮气相互作用研究 高等学校化学学报    2022, 43 (4): 20210834-.   DOI:10.7503/cjcu20210834

Fig.5 Path of reaction between C₂H and N₂(T=3200 K)

正文中引用本图/表的段落

CH与N₂的反应路径如图3所示， 结合计算轨迹分析可知， CH与N₂加成产生的化学活化亚稳态物种CHN₂根据3个反应（CHN₂→NCN+H， CHN₂→CN+NH， CHN₂→HNC+N）分别产生了NCN， CN， NH及HNC含氮物种， 由此产生4条生成NO的反应通道. 第一条通道产生NCN反应的频次最高， 这也是目前已报道的CH与N₂的主要反应通道［7］； NCN通过裂解产生N原子与高度活泼的 物种， 该物种被氧化为NCO， 再通过NCO→CN+O反应产生较为稳定的CN自由基后， 通CN+O→CO+N反应产生N原子， 被氧化为NO分子； NCN也发生NCN+O→CN+NO反应， 被O原子氧化. 第二条通道是由 物种产生NO产物. 第三条通道是NH物种通过NH+H→N+H₂产生N原子， 被氧化为NO， 或通过NH+O→HNO， 再裂解产生高度活泼的 物种后生成NO. 第四条通道是由HNC产生NO， 这也是早期研究［26］认为CH+N₂的主要反应通道， HNC通过异构化生成HCN或裂解产生NH； HCN通过裂解或被氧化产生CN， 或通过HCN+O₂→CO+NOH反应被氧化生成NOH， 再经高度活泼的 物种产生NO. 相关物种的变化趋势见图S5（本文支持信息）.

该反应系统中一部分C₂H通过裂解或经O， OH， O₂物种提氢后产生C₂物种， 少部分的C₂H与N₂分子反应的路径如图5所示， 结合计算轨迹分析可知， C₂H与N₂发生提氢反应生成NNH， NNH与O反应产生HNO+H［28］， HNO再与O反应生成OH+NO［29］. C₂H+N₂生成的亚稳态物种C₂HN₂裂解为C₂N₂与H， C₂N₂进一步裂解为2个CN自由基， CN与OH反应产生NH+CO［30］； 此外， 高温下C₂N₂还可与O反应生成NCN［31］与CO， NCN与H加成产生高温下足够稳定的HNCN［32］，OH与HNCN反应产生CNOH+NH［33］， NH通过NH+H→N+H₂反应产生N原子后， 被氧化为NO. 相关物种的变化趋势见图S7（本文支持信息）.

本文的其它图/表

• Fig.1  Evolution of main reactants(C₂H₄, O₂)(A, B) and products(CO, H₂O)(C, D) at 2400—3600 K for ethylene combustion
• Fig.2  Reaction path of ethylene combustion under fuel?rich condition(T=3200 K, φ=1.27)
• Table 1  Main elementary reactions for radicals with N₂ at 3200 K^*
• Table 2  Numbers of C1, C2, O, H, OH, HO₂ radicals and O₂, N₂ molecules for nine reaction systems
• Table 3  Numbers of CO, CO₂, H₂O and NO at 500 ps for nine reaction systems
• Fig.3  Path of reaction between CH and N₂(T=3200 K)
•   Fig.4 Path of reaction between C₂ and N₂(T=3200 K)
•   Fig.6 Path of reaction between C₂O and N₂(T=3200 K)