Научный отчет № 5238

Название

Разработка модели взаимодействия атомов кислорода и азота с поверхностью высококаталитических материалов (металлов). Определение каталитической активности металлов на основе расчетов с применением методов молекулярной динамики и квантовой механики. Сравнение с имеющимися экспериментальными данными.

Авторы

Ковалев В.Л., Ветчинкин А.С., Крупнов А.А.

Аннотация

Объект исследования: теплозащитные покрытия космических аппаратов, взаимодействие диссоциированного воздуха с поверхностью теплозащитных материалов. Цели работы: разработка модели взаимодействия атомов кислорода и азота с поверхностью высококаталитических материалов (металлов). Определение каталитической активности металлов на основе расчетов с применением методов молекулярной динамики и квантовой механики. Сравнение с имеющимися экспериментальными данными. Методология проведения работы: применялись методы квантовой механики и теории абсолютных скоростей реакций. При проведении квантово-механических расчетов использовался современный программный комплекс GAUSSIAN. Результаты работы: ― создана модель взаимодействия диссоциированного кислорода с поверхностью высококаталитического материала, ― разработанная методика апробирована на конкретном материале Cu2O, ― при взаимодействии поверхности Cu2O с диссоциированным кислородом определены коэффициенты скоростей элементарных стадий и получен эффективный коэффициент каталитической активности как функция парциальных давлений и температуры. Область применения: физическая газодинамика, гетерогенный катализ, теплозащитные материалы. Результаты рекомендуется использовать при анализе каталитических свойств теплозащитных покрытий космических аппаратов при их входе в атмосферу Земли. Полученные результаты могут быть использованы также при проведении дальнейших исследований в рамках договора.

Год публикации

2014 г.

Объём

57 с.

Научный руководитель

Ковалев В.Л.

Ключевые слова

каталитические процессы на поверхности, кластерные модели поверхности, гетерогенная рекомбинация, квантово-механическое моделирование, теория функционала плотности, высококаталитические материалы.