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全氟辛酸(PFOA)热降解反应机理的理论研究
  • ISSN号:1001-8735
  • 期刊名称:《内蒙古师范大学学报:自然科学汉文版》
  • 时间:0
  • 分类:O6-04[理学—化学]
  • 作者机构:[1]内蒙古师范大学化学与环境科学学院内蒙古自治区绿色催化重点实验室,内蒙古呼和浩特010022, [2]内蒙古师范大学计算机与信息工程学院,内蒙古呼和浩特010022
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(21063009); 内蒙古自然科学基金资助项目(2012MS0218); 内蒙古自治区人才开发基金资助
中文摘要:

采用Gaussian09ONIOM分层计算方法,研究了全氟辛酸(C7F15COOH)热分解消除HF的反应历程,在B3LYP/aug-cc-pvtz//B3LYP/6-31G(d,p)+ZPVE水平下,得到7条可能的反应通道.计算结果表明,全氟辛酸的热降解反应可以通过六元环反应机理、五元环反应机理、直接脱CO、CO2、CF2反应机理平行进行得到产物,其中以五元环过渡态进行反应生成CO、CF3(CF2)5CFO具有相对较低的活化能,为反应的主要通道,生成产物CO2和CF3(CF2)4CF=CF2的产率较低;PFOA的H异构化后经过五元环过渡态消除HF分子并形成环氧中间体,此过程能垒高达183.4kJ/mol,相较于其他各步能垒最高,为整个反应的速控步骤,理论预测的主要产物与实验基本吻合.研究还表明,强酸性条件有利于PFOA的降解.

英文摘要:

Perfluorooctanoic acid (PFOA ),as a typical perfluorinated compounds,is one kind of emerging persistent pollutants appearing in natural water.It is of theoretical guiding significance to research the degradation mechanism of PFOA for experimentally exploring effective degradation methods. The mechanism of elimination hydrogen fluoride from PFOA was studied by Gaussian09 ONIOM layered calculation method.Seven possible reaction channels are obtained at the B3LYP/aug-cc-PVTZ//B3LYP/6-31G(d,p)+ZPVE levels.The results show that the thermal degradation reaction of PFOA can proceed through the six-membered ring mechanism,five-membered ring mechanism,direct CO/CO 2/CF2 elimina-tion mechanism.The process of generating CO and CF3 (CF2 )5 CFO via a five-membered ring transition state has relatively low activation energy,thus becoming the main channel for reaction,but the production rate of CO 2 and CF3 (CF2 )4 CF=CF2 is low.The rate-determining step is the process of eliminating HF and forming a epoxy intermediate for the H-isomerized product of PFOA through five-membered ring transi-tion state with the energy barrier of 183.4 kJ/mol.Theoretical prediction of the main product is consistent with the experimental results.The results also show that the strong acidic conditions are beneficial to the degradation of PFOA.

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期刊信息
  • 《内蒙古师范大学学报:自然科学汉文版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:内蒙古自治区教育厅
  • 主办单位:内蒙古师范大学
  • 主编:陈汉忠
  • 地址:呼和浩特市赛罕区昭乌达路81号
  • 邮编:010022
  • 邮箱:nmsb@imnu.edu.cn
  • 电话:0471-4393042
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-8735
  • 国内统一刊号:ISSN:15-1049/N
  • 邮发代号:16-77
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,美国剑桥科学文摘,英国动物学记录,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:4138