CrCl3对稠油O—H…O氢键削弱的密度泛函理论研究

刘红飞 杨海霞

1宁夏大学物理电气信息学院 （宁夏银川 750021）

2中国矿业大学银川学院 （宁夏银川 750021）

CrCl3对稠油O—H…O氢键削弱的密度泛函理论研究

刘红飞1杨海霞2

1宁夏大学物理电气信息学院 （宁夏银川 750021）

2中国矿业大学银川学院 （宁夏银川 750021）

采用第一性原理计算方法，使用Gaussian 03软件，以CrCl3为催化剂，对稠油间O—H…O氢键的攻击削弱情况进行了计算。结果表明，氢键键长增加，电荷发生了转移，CrCl3有效地降低了分子间的能量，削弱了氢键。

键长 氢键 密度泛函理论 能量

随着社会的发展，石油需求量不断增加。但是，作为一种消耗性的化石能源，石油能源危机正在来临。随着常规石油的不断消耗，原油储量不断减少，稠油成为了人们研究的重点[1-3]。稠油是由具有烷基支链并含杂原子的多环芳核和环烷芳核形成的三维缔合网络复杂结构，含有大量的氧、氮、硫杂原子，很容易和化合物上的氢原子形成O—H…X(X=O、N、S)氢键，导致内聚力大、黏度大[4-7]。在这些氢键中O—H…O氢键的键强最大，因此本文主要研究O—H…O氢键。由于稠油组成比较复杂，因此用呋喃中的O原子和丙酸中的羧基构成氢键作为代表进行研究。以CrCl3作为催化剂去攻击氢键，对此构建模型并计算稠油氢键削弱的理论研究。

1 计算方法

采用基于DFT的B3LYP方法计算全部使用Gaussian03程序[8]。Cr原子使用Lanl2dz基组，C、H、O使用6-31+G*基组[9-10]，该法已被广泛应用于过渡金属与有机分子反应的开壳层体系电子结构计算。

2 结果及讨论

经过对比CrCl3—CH3CH2COOH—C4H4O和CH3CH2COOH—C4H4O的键长及净电荷数据（见表1），看出O19—H20…O5形成的氢键键长发生了明显的变化，其H20…O5的键长由原来的1.956Å变为3.917Å，O5和H20之间的距离明显增加，作用力显著减小。……