同步辐射真空紫外光电离质谱研究乙烯扩散火焰

本文利用探针取样法结合同步辐射真空紫外光电离和分子束质谱技术研究了常压下的乙烯扩散火焰.通过测量光电离质谱和光电离效率谱分辨了该火焰中大部分的燃烧中间体及产物;通过改变探针取样位置以及半定量计算得到了其中部分燃烧中间体及产物的摩尔分数曲线.实验结果为探索多环芳烃和烟尘在扩散火焰中形成的最初阶段的反应机理提供了依据.     

不同燃烧当量比对二甲醚燃烧的影响研究

利用分子束质谱结合真空紫外同步辐射光电离技术研究了低压层流预混二甲醚/氧气/氩气火焰.通过测量火焰物种的离子信号强度随燃烧炉位置的关系曲线,计算了主要火焰物种的摩尔分数曲线.分析了燃料当量比(φ)为0.8,1.0和1.5时主要火焰物种的摩尔分数曲线,阐述了燃烧当量比对低压层流预混二甲醚/氧气/氩气火焰化学结构的影响.研究为进一步认识二甲醚燃烧提供了实验数据.     

低压预混甲苯/氧气/氩气火焰的中间体构成

本文利用同步辐射真空紫外光电离质谱技术对当量为0.75、1.00、1.25、1.50和1.75的低压顶混甲苯火焰进行了研究(P=4.0kPa)。通过扫描光电离效率谱,得到了包括同分异构体和自由基在内的详细中间体构成。实验结果表明贫燃和当量火焰中产生了大量含氧中间体,而随着当量的提高,碳氢化合物中间体,尤其是芳香烃类中间体的种类和信号强度均不断增加,显示了氧化和热解机理在火焰中的角色变化。     

二甲醚/氧气/氩气低压层流预混燃烧研究

利用同步辐射真空紫外单光子电离结合分子束质谱技术,对当量比φ=1.5的低压预混层流二甲醚火焰进行了实验研究。通过测量光电离质谱和光电离效率曲线,探测到了二甲醚/氧气/氩气的燃烧产物和火焰中间物,包括不稳定的分子和自由基。通过测量离子信号的空间分布曲线,计算了二甲醚/氧气/氩气火焰的主要物种C_2H_6O、O_2、Ar、H_2、H_2O、CO和CO_2的摩尔分数曲线,以及主要中间物种如CH_2O、C_2H_2、C_2H_4、CH_3OH、C_2H_2O、C_2H_4O、CH_3、CH_4、HCO、C_3H_3和C_3H_4的摩尔分数曲线,并分析了主要中间物种的产生和消耗过程。     

同步辐射研究汽油火焰中的成分

利用同步辐射和分子束取样技术研究了汽油与氧气低压预混火焰的燃烧产物,得到汽油燃烧火焰中部的光电离飞行时间质谱图以及一些成分的电离能.与文献中的电离能比较后可以确定火焰中产物的具体结构.通过空间分布曲线着重分析了五种有害物质的反应过程,为建立燃烧反应动力学模型奠定了基础.     

汽油/氧气预混火焰中烯丙基自由基的真空紫外光电离研究

分子束取样结合同步辐射光电离质谱技术研究了低压汽油／氧气／氩气预混火焰中的烯丙基自由基,测得了它的光电离效率曲线,通过光电离效率曲线得到烯丙基的电离阈值为(8.13±0.02)eV。另外,用从头算分子轨道理论得到了烯丙基及其阳离子的构型和能量,给出了烯丙基自由基的绝热电离能为8.18 eV。计算的电离能与实验得到的电离能符合得很好,这一结果有助于今后鉴别和分析其它火焰中的烯丙基自由基,且对研究火焰燃烧机理有十分重要的价值。     

吡啶/氧气/氩气火焰中氮宾的鉴别和化学研究

利用可调谐同步辐射真空紫外光电离和分子束质谱技术探测和鉴别了低压预混层流吡啶/氧气/氩气火焰中的三重态氮宾．通过测量光电离效率谱和理论计算确定了氮宾的电离能．结果表明氮宾的基态为三重态，其第一和第二绝热电离能分别为8.04和9.15§0.05 eV．另外，根据已探测到的物种提出了氮宾的形成和消耗通道．氮宾是燃烧化学中探测到的第一个含氮双自由基，因此，在吡啶火焰的动力学模型中应该将它考虑进去．     

对当量为1的预混乙烯/氧气/氩气火焰的实验研究

利用可调谐同步辐射真空紫外光电离和分子束质谱技术研究了当量为1的低压、预混乙烯/氧气/氩气火焰．利用光电离效率谱和光电离质谱,探测了火焰中燃烧中间物,并鉴别了C3H4、C2H4O和C4H4等中间物的同分异构体．在近电离阈值光予能量下,通过扫描燃烧炉的位置测量了火焰中物质的摩尔分数曲线,并利用Pt/Pt-13％Rh热电偶测得了火焰的温度曲线．与以前的工作相比,观察到很多新的燃烧中间物,如C3H2、C3H3、C3H5、C2H6O、C4H2、C4H4、C4H6、C3H4O、C3H6O、C3H8O、C5H6、C4H8O和C7H8等．同时,在火焰中检测到了包括CH3、C2H3、C2H5、HCO、C3H3以及C3H5在内的一系列自由基．在实验工作的基础上,发展了一个包含40种火焰物质和223个基元反应的简化动力学模型来对火焰进行模拟．对主要物质和大部分中间产物的拟合结果与实验值相当吻合．     

时间、能量分辨的光电离质谱技术研究气相自由基反应

闪光光解流动管反应器与同步辐射光电离质谱技术两者相结合组成实验平台用于探测气相自由基反应动力学。外触发的脉冲激光光解流动管反应器内的先驱物来产生待反应的自由基;自由基与反应气体发生反应后,由流动管侧壁小孔取样、取样后的混合气体被同步辐射光电离;飞行时间质谱探测光电离产生的离子。同时脉冲信号触发脉冲发生器使其产生一连串的脉冲,间隔40~50μs,此脉冲外触发质谱的采集,连续采集覆盖单次光解反应过程。质谱的时间分辨率为40μs,满足微秒时间内探测反应动力学过程。通过同步辐射光电离反射飞行质谱能直接探测自由基反应产物,并利用光电离效率曲线获得其电离能并区分不同的异构体。实验利用光解产生Cl自由基并与1-丁烯和异丁烯反应,测得反应的加成和消除产物,并获得其加成产物的电离能。     

乙基苯低压预混火焰中间体构成的研究

本文利用同步辐射真空紫外光电离质谱技术对当量为0.75、1.00和1.79的低压预混乙基苯火焰进行了研究(P=4.0 kPa),得到了详细的中间体构成信息,并通过质谱分析,对不同当量下中间体浓度的变化进行了讨论。实验发现,乙基苯贫燃火焰中产生了大量的含氧中间体,而富燃火焰中产生了更多的碳氢化合物中间体,尤其是多环芳烃。苯、甲苯和苯乙烯在不同当量的火焰中均具有较强的信号,从而验证了文献中的乙基苯的三条主要解离通道。