一种基于ReaxFF反应力场的同位素分子探针反应机制追踪方法技术

一种基于ReaxFF反应力场的同位素分子探针反应机制追踪方法，包括：根据同位素的性质对ReaxFF反应力场文件进行修改，向其中加入同位素元素；在模拟体系内加入同位素分子形成周期性结构；对整个模拟体系进行结构优化和动力学模拟，使模拟体系的体系能量最小化；基于能量最小化的模拟体系进行弛豫平衡和反应动力学模拟；基于模拟后导出的结果进行分析以实现同位素追踪可视化，并确定反应机理。该方法能实现煤自燃过程的模拟，在结合实验的基础上有效区分煤自燃过程中生成碳氧气体的氧原子来源，并可视化煤自身含氧基团和氧气中氧原子的转化路径，为研究煤氧化过程中的反应细节、揭示煤自燃过程的反应机理提供可靠的数据分析及理论指导。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于同位素示踪领域和分子动力学领域，具体涉及一种基于reaxff反应力场的同位素分子探针反应机制追踪方法。

技术介绍

1、煤自燃是煤矿开采面临的主要自然灾害之一，我国现有的13个大型煤炭基地中，90％以上开采煤层为容易自燃或自燃煤层，煤自燃灾害十分严重。据不完全统计，我国每年因煤自燃封闭的工作面超过100个，烧损煤炭资源超过千万吨，直接经济损失超百亿元，解决煤自燃带来的问题迫在眉睫。近年来，煤氧复合学说得到广泛认同,深入研究煤氧化过程中的反应细节对于煤自燃的阶段控制和预警具有重要意义。

2、气体产物是煤氧化、燃烧过程中结构改变的外部表征。在煤氧化过程中形成的大量气体产物(co、co2和烃类等)，其浓度随氧化时间和温度有显著变化规律，能够直观反映煤氧化特性且易于监测，可以作为评估煤的自燃氧化状态的指标。然而，目前对于在煤自燃过程中生成碳氧气体的氧原子来源仍然不清楚，煤自身含氧基团和氧气中氧原子的转化路径缺少相应研究，现有技术难以区分外界氧与煤自身结构氧的竞相关系。

技术实现思路p>

1、本专利本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于ReaxFF反应力场的同位素分子探针反应机制追踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于ReaxFF反应力场的同位素分子探针反应机制追踪方法，其特征在于，步骤(1)中，所述ReaxFF反应力场文件按照如下方法修改：在原有ReaxFF反应力场文件的基础上，新增同位素元素的力场参数，形成新的ReaxFF反应力场文件。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于ReaxFF反应力场的同位素分子探针反应机制追踪方法，其特征在于，步骤(2)中，所述模拟体系按照如下方法构建：在建模软件中构建一个含有主体分子和同位素分子的周期性盒子。

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【技术特征摘要】

1.一种基于reaxff反应力场的同位素分子探针反应机制追踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于reaxff反应力场的同位素分子探针反应机制追踪方法，其特征在于，步骤(1)中，所述reaxff反应力场文件按照如下方法修改：在原有reaxff反应力场文件的基础上，新增同位素元素的力场参数，形成新的reaxff反应力场文件。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于reaxff反应力场的同位素分子探针反应机制追踪方法，其特征在于，步骤(2)中，所述模拟体系按照如下方法构建：在建模软件中构建一个含有主体分子和同位素分子的周期性盒子。

4.根据权利要求3所述的一种基于reaxff反应力场的同位素分子探针反应机制追踪方法，其特征在于，所述建模软件为ms，主体分子为煤分子，同位素分子为同位素氧气。

5.根据权利要求3所述的一种基于reaxff反应力场的同位素分子探针反应机制追踪方法，其特征在于，步骤(3)中，所述模拟体系进行结构优化和动力学模拟包括：对构建好的周期性结构采用最速下降法或共轭梯度法进行结构优化，同时对周期盒子进行动力学模拟。

6.根据权利要求5所述的一种基于reaxff反应力场的同位素分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛海会，杨一，李剑锋，居少婷，刘金虎，张鹏程，吴津峰，舒通，陈江，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：

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