非晶および結晶セルロースの高温分解：反応性分子シミュレーション

要約 我々は、ReaxFF反応フォースフィールドに基づく分子シミュレーションを用いてセルロースの熱分解を研究します。分析は、鎖分裂のメカニズムと動力学、およびそれらの凝縮相環境への感受性に焦点を当てています。これを目的として、我々はさまざまな加熱速度で非晶および部分的に結晶化したセルロースの熱分解をシミュレートします。熱分解はグリコシド結合の切断を介した脱重合から始まり、イベントの順序はランダムに開始された連鎖反応に対応します。脱重合の後には、いくつかの軽い酸素化合物を生成する環分解反応が続きます。水は主に後の段階での分子間脱水反応により生成されます。グリコシド結合の切断の反応速度はシグモイド反応モデルに従い、見かけの活性化エネルギーは166 ± 4 kJ/molです。凝縮相環境や加熱プログラムは反応に対して顕著な影響を与えません。セルロースの高速熱分解のメカニズムと整合するいくつかの観察を行いました。しかし、無水糖生成反応が存在しないため、シミュレーションは産業的関心のある条件に対する洞察を限られています。これは反応条件の自然な結果なのか、フォースフィールドまたはそのパラメータセットの欠陥なのかは不明です。グラフィック要約