吉布斯自由能

摘要： 近年来,f(R)-CIM AdS度规引起了人们的普遍关注。f(R)-CIM AdS度规带有引力修正参数,会对热力学性质产生重要影响,因而,研究在延伸相空间中的f(R)-CIM AdS时空的相变和临界性是一项非常有意义的工作。主要计算了在延伸相空间f(R)-CIM AdS时空的温度、压强、吉布斯自由能及二阶相变的临界值,并根据这些热力学量的表达式和临界值绘制出了相关的P-v相图及不同状态下的G-T图像,详细探讨了f(R)-CIM AdS时空的相变和P-v临界性,进一步讨论了其全局热力学稳定性。研究结果表明f(R)-CIM AdS时空会发生类似于恒温下气-液流体系统的范德瓦尔斯相变。

摘要： 研究了焦性没食子酸在乙醇、正丁醇、正戊醇、乙腈、乙酸甲酯和乙酸乙酯等6种纯溶剂中的溶解度,根据合适的拟合方程得出的溶解度可以计算得出相关的吉布斯自由能、焓变、熵变热力学性质。焦性没食子酸在6种纯溶剂中的溶解度大小顺序为正戊醇>乙酸乙酯>正丁醇>乙酸甲酯>乙腈,焦性没食子酸在正戊醇纯溶剂中溶解度最大,在乙腈中溶解度最小,溶解度随着温度升高而降低。溶解度实验数据用Apelblat方程进行数据拟合,得出的溶解数据计算得出吉布斯自由能、溶解焓和溶解熵,结果表明:焦性没食子酸的溶解过程是非自发的放热过程。

摘要： 计算了镁热还原自蔓延高温合成(SHS)碳化钨粉的吉布斯自由能和绝热温度,并进行了实验验证,结果显示:镁热还原制备碳化钨粉在热力学上完全可行,体系的绝热温度为3625.5 K,自蔓延过程可以自发维持,但需要加入稀释剂减缓反应速度;碳酸钠、氯化钠和氧化镁都可以降低体系的绝热温度,其中碳酸钠降低体系绝热温度的效果最好;在加入量较少时,氧化镁的降温效果高于氯化钠,而在添加量增加到体系绝热温度低于2600 K时,氧化镁的降温效果低于氯化钠。验证实验结果显示,在Mg-WO_(3)-C体系下,通过自蔓延高温合成法可以制得单相碳化钨粉。

摘要： 为了缓解工业上哈伯-博世法合成氨的不利工况,使大气中丰富的氮气资源在温和条件下还原,开发高效、稳定、廉价的催化剂来活化惰性氮气至关重要.文中利用密度泛函原理计算,系统研究了单个金属钼原子修饰的单层FePS_(3)纳米片作为氮还原电极的催化性能.计算结果表明:Mo修饰的FePS_(3)可有效促进氮还原,其反应机制为酶促机制,其中,Mo_(ads)/FePS_(3)的反应活性略高于Mo_(sub)/FePS_(3).为了表征其优异的催化性能,自由能曲线表明势能控制步骤在于N_(2)的质子化,Mo_(ads)/FePS_(3)对应的反应自由能为0.61 eV,这意味着Mo修饰FePS_(3)的过电势为0.61 V,远低于商业电催化材料金属钌.研究结果为高效固氮材料的制备提供了理论参考.

摘要： 析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)在解决能源短缺和环境问题中扮演了重要角色,但需要巨大的过电位克服缓慢的动力学势垒,因此开发高效电催化剂成为不可或缺的一步。本工作应用密度泛函理论研究了α-MnO_(2)(001)和Mo掺杂α-MnO_(2)(001)的电催化析氧反应性能,根据反应路径计算了吉布斯自由能、态密度和差分电荷密度。研究结果表明Mo掺杂可以有效调节α-MnO_(2)(001)面的电子结构,改善中间物和催化剂之间的脱吸附能力,为OER提供更多的电子。吉布斯自由能结果表明Mo掺杂α-MnO_(2)(001)体系中*OOH生成O_(2)是发生OER的决速步骤,Mo掺杂降低了过电位,产生的过电位为1.01 V,表现出良好的析氧催化性能。

摘要： 电催化合成氨技术以绿色可再生的电能为驱动力,通过在室温条件下改变外加电压来克服速控步能垒,被认为是一种取代哈伯工艺的潜在选择.然而,该技术存在法拉第效率较低、氨气产率不高等问题.因此,设计高效的电合成氨催化剂是目前亟待解决的关键问题.氧官能团的二维过渡金属碳化物和氮化物(MXenes)由于具有独特的几何结构、高导电性和表面易调变等特点,在全水解、碳转化、氧还原或固氮等电催化过程中应用十分广泛.其中,表面氧官能团不饱和覆盖的MXenes材料的电催化合成氨性能较好,这是因为适量的氧空位能够调节活性中心的电荷分布,从而优化关键中间体的结合强度;同时,氧空位的存在为反应提供了足够的活性位点.然而,氧官能团MXenes家族庞大,种类众多,如何从中筛选出合适的合成氨电催化剂尚且缺乏理论指导.本文设计了一系列氧官能团的二维过渡金属碳化物和氮化物(MXenes)作为合成氨电催化剂,并通过密度泛函理论从稳定性、选择性和活性角度出发提出了一套较完善的筛选流程.以纯MXenes表面覆盖17/18氧官能团所需的极限电位来判断氧官能团MXenes的稳定性.通过对催化剂上氮气分子和氢原子的吸附行为进行比较来证明其选择性.通过比较潜在热力学决速步的吉布斯自由能(包括G_(N2-NNH),G_(NH-NH_(2))和G_(NH_(2)-NH3))快速获得反应所需的极限电位,可以快速筛选出最佳催化剂.在此基础上,通过吉布斯自由能计算,完整分析了Nb_(3)C_(2)O_(x)上电催化合成氨的反应机理并利用催化性能来验证筛选的准确性.计算结果表明,Nb_(3)C_(2)O_(x)催化剂上的热力学决速步为*NH_(2)加氢,吉布斯自由能仅上升了0.45 eV,与筛选结果一致.此外,结合套索算法,回归了氧官能团MXenes电催化合成氨性能Gx的表达式,探寻了催化活性来源.同时,由吸附能组成的描述符被证明是描述热力学决速步吉布斯自由能的重要变量.

摘要： 以BaSO_4结晶过程为研究对象,基于经典的均相成核理论,采用电导率法研究了添加0.02 mmol/L的阻垢剂DTPA–5Na(二乙烯三胺五乙酸钠)、EDTMPS(乙二胺四亚甲基磷酸)及DTPMP(二乙烯三胺五亚甲基磷酸)前后BaSO_4结晶诱导期、BaSO_4晶体析出时的生成吉布斯自由能及活化能的变化,并通过扫描电镜与X-射线衍射分析了阻垢剂对BaSO_4微观形貌和特征衍射峰的影响。实验结果表明,在实验温度为298~318 K、Ba~(2+)与SO_4~(2-)浓度为0.5~1.2 mmol/L条件下,加入阻垢剂后,BaSO_4的结晶诱导期延长,BaSO_4晶体的活化能增大,同时BaSO_4晶体的生成吉布斯自由能分别提高了10.52、8.06和6.18 m J/m~2。此外,扫描电镜分析与X-射线衍射分析结果表明,3种阻垢剂显著地改变了BaSO_4晶体形貌,使得BaSO_4晶粒更小和分散,并使BaSO_4晶体某些晶面的特征峰衍射强度降低。3种阻垢剂不同程度地抑制了BaSO_4晶体生长。

摘要： 基于密度泛函理论,研究了Ca_(2)B_(4)团簇的几何结构、电子特征和储氢性能。前2个与第4个能量最低构型Ca_(2)B_(4)01、Ca_(2)B_(4)02和Ca_(2)B_(4)04有很高的热力学稳定性,分别最多可以吸附12、12和10个氢分子,达到16.3%、16.3%和14.0%的储氢量,超过了美国能源部提出的目标(5.5%)。Ca_(2)B_(4)01(H_(2))_(12)、Ca_(2)B_(4)02(H_(2))_(12)和Ca_(2)B_(4)04(H_(2))_(12)的平均每个氢分子吸附能量分别为0.58-4.21 eV、0.54-3.69 eV和0.10-0.12 eV。玻恩-奥本海默分子动力学模拟表明,Ca_(2)B_(4)01和Ca_(2)B_(4)02可作为潜在吸附氢气的候选目标,而Ca_(2)B_(4)04不行。吉布斯自由能校正的氢吸附能结果表明,在101 325 Pa下,Ca_(2)B_(4)01和Ca_(2)B_(4)02吸附12个氢气分子有较大的可调节的温度范围。

摘要： 生物质中碱金属(钾和钠)在气化过程中易释放至气相,导致气化炉腐蚀、积灰、结渣等问题,严重影响气化炉的长周期运行。采用热力学模拟,分别从碱金属释放和分布规律、物相演化机理、熔渣结构单元和熔渣固定碱金属吉布斯自由能,阐明添加高岭土对秸秆气化过程中碱金属释放的影响机制。结果表明,800°C秸秆灰渣中碱金属钾主要存在于钾镁硅酸盐和长石,而钠存在于长石,温度升高促进灰渣中碱金属释放至气相;此外,矿物质种类和熔渣结构分别是决定碱金属释放行为的关键因素;800°C时添加高岭土促进灰渣中固钾矿物质由钾镁硅酸盐转变为白榴石,固钠矿物质由钠钙硅酸盐转化为霞石,减弱碱金属释放行为。高温下添加高岭土,熔渣解聚参数G下降,熔渣中Si-Si-O-O结构单元转变为Al-Si-O-O结构单元,促进碱金属以电荷补偿形式与四配位Al^(3+)结合,Si-KAl-O-O结构单元和Si-NaAl-O-O结构单元含量升高,抑制碱金属释放。此外,1400~1600°C时,添加高岭土导致熔渣固定碱金属反应的吉布斯自由能降低,熔渣固定碱金属能力增强,碱金属释放减弱;熔渣固定碱金属钾反应的吉布斯自由能高于碱金属钠,因此碱金属钾更易释放至气相。

摘要： 本文采用密度泛函理论方法研究了Fe_(2)O_(3)上AsH_(3)的催化氧化反应机理.该反应以Fe_(2)O_(3)中的两个Fe原子为不同的活性中心进行研究,每个活性中心均设计了3个步骤.AsH_(3)分子依次与3个O_(2)分子在催化剂上相互作用分别形成中间体H_(3)AsO_(2)、H_(3)AsO_(4)及最终产物H_(3)AsO_(6).研究发现,当氧化反应发生在1号铁原子(Fe1)附近,其速度控制步骤活化自由能垒为49.99 kcal/mol;当氧化反应发生在2号铁原子(Fe2)附近,其活化自由能垒为21.20 kcal/mol,与直接氧化(50.14 kcal/mol)相比大大降低.可见AsH_(3)在Fe_(2)O_(3)上的催化氧化反应更易发生在Fe2附近.

摘要： 通过对物理化学中吉布斯自由能判据内涵的分析,提出一个新的吉布斯自由能判据,用其判断恒温恒压下变化过程的自发性时,不受非体积功的限制,该判据包含原判据,且较原判据适用范围更广泛.

摘要： 对正丁烯与甲基丙烯酸加成酯化反应体系进行了热力学分析.计算了甲基丙烯酸仲丁酯合成过程的反应热及其吉布斯自由能与温度之间的关系,考察了反应温度和进料组成等因素对化学平衡的影响.通过定量分析,获得了反应体系的基本特征,为甲基丙烯酸仲丁酯合成反应器的模拟计算和研究开发提供了必要依据.

摘要： 对正丁烯与甲基丙烯酸加成酯化反应体系进行了热力学分析,计算了甲基丙烯酸仲丁酯合成过程的反应热及吉布斯自由能与温度之间的关系,考察了反应温度和进料组成对化学平衡的影响.通过定量分析,获得了反应体系的基本特征,为甲基丙烯酸仲丁酯合成反应器的模拟计算和研究开发提供了必要依据.

摘要： 在金属材料中添加其它元素来改善其性能的合金化方法在金属材料研发中已获得广泛应用,并成功研发出大量合金结构材料和合金功能材料.在这些合金材料中,常常以一种或二种金属元素为主,其它合金化元素为少量添加元素.在2004年,研究人员设计和研发出了一种无主要组元的等原子比或接近等原子比的新型金属材料——即无主组元合金或无基合金.因这种合金材料的混合熵远高于传统合金材料,又被称为高熵合金(High Entropy Alloy).这种合金常含有5种或以上的主要元素,且每种主要元素的原子百分比(或摩尔百分比)介于5％到35％之间,但多数组元接近等原子百分比.由于各组元含量接近时,合金中形成固溶体的混合熵较高,使得固溶体的吉布斯自由能较低,容易形成固溶体,并导致晶格出现大的畸变.在高熵合金问世不久研究人员便发现其具有很多特殊的力学性能和物理化学性能,因而受到了研究人员的高度关注和重视.特别是在2011年后,高熵合金研究在世界范围内已成为金属材料的研究热点之一.本文将简单介绍高熵合金的研究动态,探讨其发展和应用方向.

摘要： 运用Micro-DSCⅢ微热量仪对N-(4,6-二甲氧基嘧啶-2-基)-N'-(乙氧酰基)硫脲与CuCl2所形成的金属配合物进行比热容测定,在所测温度范围284～344K内,比热容与温度的关系式为:Cp=-2.712+2.160×10-2T-2.792×10-5T2J·g-1·K-1。根据测定的比热容方程,计算出了此配合物以298.15K为基础在284～344K温区的热力学函数:焓、熵和吉布斯自由能。

摘要： 基于吉布斯自由能最小法原理,研究了用遗传算法求解复杂体系的化学反应和相平衡问题.将相数和相态未知体系的平衡计算问题分解为假定相态数目下的吉布斯自由能最小化问题和判断假定相是否稳定的切平面距离判据法两步最优化问题,通过序贯加入新相和用遗传算法交替求解两个最优化子问题,可得到最终体系的相数、相态和平衡组成.以高压甲醇合成体系为例验证了本文方法的有效性.

摘要： 该文利用薄膜的双轴应力模型，以压应力和衬底温度为自变量，计算了氮化硼薄膜中六角氮化硼（ｈＢＮ）转化为立方氮化硼（ｃＢＮ）时吉布斯自由能的改变量，据此讨论了压应力和衬底温度的大小对立方相形成的影响。

摘要： 本发明的一个目的是提供抑制卢立康唑由于例如湿度和光的任何影响而形成任何异构体并改善稳定性的方法。本发明披露了分化评价卢立康唑晶体的方法，其包括通过使用卢立康唑晶体的表面自由能和表面自由能的极性分量的比例作为指标来对晶体进行分化评价，其中如果表面自由能较小且极性分量的比例较低则所述晶体被评价为稳定的。

摘要： 本发明公开了一种具有高表面自由能层和低表面自由能层的纳微米颗粒及其制备方法与应用。所述制备方法包括如下步骤：将含有甲基丙烯胺酸钠和甲基丙烯酸羟乙酯的水相加入至含乳化剂的油相中，依次经乳化和反应得到甲基丙烯酸/甲基丙烯酸羟乙酯复合纳微米颗粒；在搅拌的条件下加入水相；采用氟化合物对纳微米颗粒进行改性即得。本发明纳微米颗粒表面具有较高的表面自由能，经过全氟辛酸改性后，纳微米颗粒表面兼具有高表面自由能化学基团和低表面自由能化学基团。通过在基底材料上喷涂本发明纳微米颗粒后，材料表面具有了稳定的超亲水‑超疏油性，所得表面可在空气、水、油中使用，且无需任何的预处理操作，直接鉴别油水，实现快速的油水混合物/乳液分离。

摘要： 本发明的一个目的是提供抑制卢立康唑由于例如湿度和光的任何影响而形成任何异构体并改善稳定性的方法。本发明披露了分化评价卢立康唑晶体的方法，其包括通过使用卢立康唑晶体的表面自由能和表面自由能的极性分量的比例作为指标来对晶体进行分化评价，其中如果表面自由能较小且极性分量的比例较低则所述晶体被评价为稳定的。

摘要： 本发明涉及导热材料的制备，属于材料加工领域。一种利用吉布斯自由能诱导制备各向异性导热块体材料的方法，使二维纳米材料分散液平面液膜内部的二维纳米材料定向排列，固化为成各向异性薄膜，叠加后热压成型，得到各向异性的导热块体材料。内部二维纳米粒子热震荡传热效率更高，速度更快。特别是在温差较高时，相比于其它内部纳米颗粒无序排列的导热材料，本发明制备的块体导热材料能够降低微观层面二维纳米颗粒的横向无效热震动，提高纳米粒子的纵向热震荡频率，提升热传递效率，其热传递系数达到5300W/(m·K)。

摘要： 本发明提供了一种基于最小吉布斯自由能法计算钢液钙线喂入量的方法，涉及到钢铁冶金领域的钢液精炼钙处理操作过程，其包括以下步骤：与现场数据库建立连接，读取实际生产过程中钢液成分及温度；根据读取到的钢液成分计算当前钢液中夹杂物的成分；计算当前条件下将夹杂物控制在目标区域钢液所需的钙含量；根据当前的喂钙操作参数信息及钢液所需的钙含量计算合适的喂钙线长度。本发明可以对实际生产过程的钙处理操作实时提供一个科学合理的指导，实现钙处理操作的精准控制，保证钙处理效果，提高产品质量，保证实际生产过程的稳定性及连续性。

摘要： 本发明公开了一种计算液体酸解离过程吉布斯自由能变的方法，包括以下步骤：确定液体酸298K时在水溶液中解离的吉布斯自由能变参考值ΔGa(aq,298K)ref；确定液体酸解离温度T时在溶剂中解离的吉布斯自由能变计算值ΔGa(solvent,T)calc；确定液体酸298K时在水溶液中解离的吉布斯自由能变计算值ΔGa(aq,298K)calc；计算液体酸解离过程吉布斯自由能变ΔGa，该方法能够较为准确计算液体酸解离过程吉布斯自由能变。

摘要： 本发明涉及一种铁基合金吉布斯自由能预测方法和系统。所述铁基合金吉布斯自由能预测方法，通过采用预处理后的铁基合金材料的热力学实验数据对基于因子分解机、按位自注意力机制和双向长短记忆神经网络网络Bi‑LSTM的融合模型(即初始吉布斯自由能预测模型)进行训练后，得到训练后的吉布斯自由能预测模型，然后再采用该训练好的基于因子分解机、按位自注意力机制和双向长短记忆神经网络网络Bi‑LSTM的融合模型对待预测铁基合金材料数据的吉布斯自由能进行快速、准确和全面的预测，进而在提高铁基合金材料吉布斯自由能的预测效率的同时，降低预测吉布斯自由能的资源消耗。

摘要： 本发明公开了一种基于关键生化反应吉布斯自由能变的热力学预警方法，属于生物发酵技术领域。该方法通过定期检测连续运行的厌氧发酵体系甲烷含量、挥发性脂肪酸浓度(丁酸、乙酸、丙酸、戊酸)、pH值、碳酸氢根离子浓度等数据，借助能斯特和范特霍夫方程计算厌氧消化过程丁酸产甲烷、丙酸产甲烷、戊酸产甲烷反应的吉布斯自由能变值，以其中任何一个反应吉布斯自由能变发生6％以上的显著上升变化作为厌氧消化失稳的预警信号。该预警方法具有响应灵敏，指示效应强等优点，且不受发酵原料限制，有潜力发展为一种通用型的预警手段。

摘要： 本发明涉及导热材料的制备，属于材料加工领域。一种利用吉布斯自由能诱导制备各向异性导热块体材料的方法，使二维纳米材料分散液平面液膜内部的二维纳米材料定向排列，固化为成各向异性薄膜，叠加后热压成型，得到各向异性的导热块体材料。内部二维纳米粒子热震荡传热效率更高，速度更快。特别是在温差较高时，相比于其它内部纳米颗粒无序排列的导热材料，本发明制备的块体导热材料能够降低微观层面二维纳米颗粒的横向无效热震动，提高纳米粒子的纵向热震荡频率，提升热传递效率，其热传递系数达到5300W/(m·K)。

摘要： 本发明提供了一种测定亚硝酸根离子在硝基苯/水界面上转移吉布斯自由能