煤粉热分解的反应动力学研究

煤的热分解过程是煤的燃烧、气化、液化等转换过程的初级阶段,对后继过程有极其重要的影响。研究煤的热分解机理,确定反应机理方程和动力学参数,对于建立热分解模型,判断不同煤种的反应能力,正确描述热分解和燃烧的化学反应过程,进而完成整个复杂的燃烧及气化过程的数学模化,有着重要的作用。     

纤维素热解过程的分子动力学模拟

本文利用 PM3 方法对生物质主要组分纤维素进行了结构优化并得到了一系列的结构参数.对不同力场下,聚合度为 9 的纤维素单链热分解进行了分子动力学方法模拟研究,得到不同力场下的模拟过程中参数.通过与相关生物质热解实验结果对比,利用 Amber 力场模拟得到的结果与实验值吻合较好.基于 Amber 力场并结合量子力学对纤维素单元热解过程进行了研究,模拟得到纤维素单元分子链在加热过程中的主要分解温度范围、断键顺序以及一次热解的基团,并对一次产物进行了分析.     

玻璃纤维/环氧树脂复合材料热分解动力学参数的确定

采用热重分析仪对空气和氮气气氛中的玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料进行热分析,得到该材料在空气气氛中的烧蚀热为3125～3440J/g,而在氮气气氛中并未出现明显的氧化放热峰。基于阿伦纽斯形式的多步分解模型和直接解法,计算了该材料在空气气氛中的热分解动力学参数。分析表明:阿伦纽斯形式的多步分解模型能够较好地描述该材料的热分解过程;直接解法适用于计算复合材料的热分解动力学参数;确立的热分解动力学参数是正确有效的。     

丝氨酸热分解机理的研究

用热重法 (TG)、差热分析 (DTA)和红外光谱 (IR)方法测试了丝氨酸的热分解过程 ,用量子化学方法在RHF/6 2 1G水平上全优化计算了丝氨酸及其热分解中间产物、产物分子的几何构型 ,得到其总能量和Mulliken集居数等数据 .从理论上证明了环氧中间产物的存在 .通过对实验结果和计算结果如Mulliken集居数的分析 ,提出了丝氨酸的热分解反应机理是先失去CO2 为主要反应通道 ,同时伴有先失去NH3而生成环氧中间产物的副反应发生     

基于ReaxFF模拟的正戊烷热分解机理研究

采用密度泛函理论和ReaxFF力场对正戊烷的热分解机理进行研究,分析了热分解的起始反应路径、温度对热分解的影响,并对正戊烷热分解进行了一级动力学研究。结果表明正戊烷热分解的起始反应主要分为两类:一类为碳碳单键断裂,另一类为碳氢键断裂,其中C2-C3键断裂是主要的起始反应路径。正戊烷热分解的主要产物为氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷和丙烯。经过一级动力学计算得到表观活化能和指前因子分别为224.4 kJ·mol^-1和3.1324×10^14 s^-1。     

液态硝基甲烷热分解行为及压力效应的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理分子动力学方法对液态硝基甲烷的热分解行为进行了模拟,结合各产物布居数随时间的演化,讨论了热分解初期可能发生的3种反应,即分子内/分子间的质子迁移反应和C—N键的断裂.在长时间（30 ps）的模拟过程中,H₂O是主要产物.研究了液态硝基甲烷在不同密度（压力）条件下热分解的动力学行为.发现不同密度（压力）条件下液态硝基甲烷热分解呈现明显不同的变化趋势,并给出了解释. 关键词： 硝基甲烷 分子动力学 热分解 压力效应     

CL20/BTF共晶高温热分解ReaxFF/lg分子动力学模拟

用ReaxFF/lg反应力场模拟CL20/BTF共晶在2000~3000 K高温条件下的热分解过程,获得了势能和物种数的演化、初始反应路径及热分解产物等详细信息。通过指数函数对势能的演化曲线进行拟合得到反映特征时间等参数,采用经典的Arrhenius反应速率方程描述总包反应,获得CL20/BTF共晶的活化能E_a=60.8 kcal/mol。研究得到CL20/BTF共晶热分解的初始路径,CL20分子中N-NO₂首先断裂,在热分解起始阶段占主导作用。在不同温度条件下,CL20分子均在BTF分子前完全分解。CL20/BTF共晶的主要产物为NO₂、NO、NO₃、HNO、N₂、H₂O、CO₂、O₂、N₂O、HONO 等。温度对产物均产生一定程度的影响.     

五羰基铁气相爆轰法合成纳米碳胶囊

采用气相爆轰法,以乙炔气体、氧气和五羰基铁为原料成功地合成了比表面积为253.857m~2/g的胶囊状碳纳米材料。对反应的前置实验九羰基二铁的热分解反应的研究表明,在60～140℃之间,九羰基二铁热分解为五羰基铁和十二羰基三铁。对爆轰产物进行了XRD、TEM和BET物理吸附实验,结果表明:产物XRD图谱石墨峰明显,产物主要为具有石墨化倾向的薄层胶囊状无定形碳结构;实验产物比表面积为253.857m~2/g,孔体积为0.940cm~3/g,平均孔径为2.731nm;吸附-脱附曲线回滞环类型为H3型,孔结构主要为颗粒堆积而形成的狭缝孔;爆轰产物比表面积较大,具有较强的吸附能力。证实了同样采用铁作为触媒,乙炔在不添加惰性气体作为缓冲剂的情况下,由于爆速过高而无法用于合成碳纳米管。     

基于反应动力学的GaN LED参数退化模型的研究

加速实验中, 参数退化模型描述了参数的退化规律, 参数退化规律对应于器件退化机理, 而退化机理又对应于内部的物理化学反应. 因此, 本文基于反应动力学中物理化学反应的温度效应速率模型及反应量浓度随时间的变化规律, 研究并建立了GaN LED参数退化模型. 本模型尝试从物理机理上解释参数退化过程中的退化规律, 包括单调上升或单调下降退化规律、先上升后下降或先下降后上升等非单调退化规律, 解决了实验后拟合方法不能建立非单调退化模型的问题. 然后对GaN LED进行加速实验, 确定模型参数. 同时对GaN LED的退化规律进行分解, 并且量化了GaN LED两种退化规律的退化比例及时间常数. 关键词： 参数退化模型 反应动力学 加速实验 GaN LED     

高温下HBT晶体热分解过程的理论模拟

基于自洽电荷密度泛函紧束缚(SCC-DFTB)方法研究了富氮含能材料5, 5’-双四唑肼(C₂H₄N₁₀, HBT)晶体在高温下的热分解反应过程.结果表明,结构优化参数与实验误差在5%以内.在2000 K, 2500 K,和3000 K不同温度下,HBT晶体热分解路径和产物表现出相似性.通过过渡态理论和分子动力学两种方法,研究了分解反应C₂H₄N₁₀→C₂H₃N₇+HN₃,发现HBT晶体分解产物中存在叠氮酸(HN₃)分子,化学反应势垒高度为222.85 kJ·mol^-1.研究结果为进一步理解高温下HBT晶体热分解特征提供理论参考.     

高温高压下爆轰产物分子间相互作用的研究

给出了一种由分子流体的冲击Hugoniot实验数据确定原分子之间和离解产物分子、原子相互间作用势参数的方法. 在较低压强下,采用Ross硬球微扰理论软球修正模型确定原分子之间的相互作用势参数;在较高压强下,采用基于统计物理的化学平衡方法来确定分子离解后的分子和原子之间的相互作用势参数. 与传统的由对应状态定律确定势函数参数的方法相比,所得到的势函数参数在很大的压强范围内都能较好地描述冲击实验. 关键词： 高温高压 化学平衡 冲击Hugoniot实验     

空气源热泵蒸发器结霜过程数值模拟

建立了一个空气源热泵蒸发器结霜过程的动态分布参数模型,该模型考虑了翅片温度的不均匀分布、水蒸气在霜层中的扩散以及霜层参数动态变化等影响因素。理论计算结果与实验数据吻合较好。与常规模型相比,该模型对翅片表面霜层厚度的预测精度有很大程度提高,此研究为进一步完善多排翅片管式换热器结霜模型奠定了良好基础。     

硝酸酯热分解的机理分析

使用加速量热仪研究硝酸正丙酯（NPN）、硝酸异丙酯（IPN）和硝酸异辛酯（EHN）的热分解过程。分析了在绝热条件下热分解反应动力学, 根据实验数据计算出表观活化能、指前因子和反应热等参数。根据NPN、IPN和EHN热分解的起始温度和反应热数据,给出了三种硝酸酯在75℃时的反应风险指数,分析得到三种物质的热失稳风险度。分别在B3LYP/6-31+G(2df,2p)和B3P86/6-31+G(2df,2p)的理论水平下,计算得到NPN、IPN和EHN的O-NO2键离解能(BDE)。由NPN、IPN和EHN的O-NO2键离解能在很大程度上符合由加速量热仪测试得到的活化能,推知三种硝酸酯的热分解反应只是单分子O-NO2键的均裂反应。     

硝酸酯热分解的机理分析

使用加速量热仪研究硝酸正丙酯（NPN）、硝酸异丙酯（IPN）和硝酸异辛酯（EHN）的热分解过程。分析了在绝热条件下热分解反应动力学, 根据实验数据计算出表观活化能、指前因子和反应热等参数。根据NPN、IPN和EHN热分解的起始温度和反应热数据,给出了三种硝酸酯在75℃时的反应风险指数,分析得到三种物质的热失稳风险度。分别在B3LYP/6-31+G(2df,2p)和B3P86/6-31+G(2df,2p)的理论水平下,计算得到NPN、IPN和EHN的O-NO2键离解能(BDE)。由NPN、IPN和EHN的O-NO2键离解能在很大程度上符合由加速量热仪测试得到的活化能,推知三种硝酸酯的热分解反应只是单分子O-NO2键的均裂反应。     

金属银表面的氧吸附对唯象参数a,b影响

本文报道了在超高真空环境下用光学二次谐波方法研究氧在多晶银表面的解离过程。实验表明,氧的吸附对表面非线性电流即对描述非线性电流的唯象参数a,b有很大影响。文中采用一个简单的模型来描述这种影响,模型与实验结果符合较好。     

表面增强喇曼散射的应用

本文概述了表面增强喇曼散射在以下几个领域中的应用:催化和热分解过程中的中间产物和产物探测,及这些产物的热稳定性分析;金属腐蚀问题中,各种防腐剂的防腐蚀性能分析,及表面络合物研究;生物分子的构型变化、成分;界面行为的研究;痕量分析;光电器件(半导体光电化学器件,光电倍增管等)表面特性及组分分析;固态材料表面化学性质和形态结构信息的获得,等等。     

532nm长脉冲激光致GaAs热分解损伤的半解析法分析

考虑到GaAs具有受热分解的特性,采用热传导理论和半解析法研究了波长532nm的毫秒量级长脉冲激光致GaAs的表面热分解损伤．首先,建立了激光辐照GaAs的二维轴对称瞬态温度场及表面热分解损伤阈值的计算模型,模拟了吸收率不同时,GaAs的瞬态温度场分布及热分解损伤阈值．计算结果表明：较高的吸收率引起GaAs表面的温升较高,但所需的热分解损伤阈值较低;增加作用激光能量密度,GaAs表面发生热分解损伤随之提前．本文研究结果对激光与GaAs相互作用及其损伤机理的研究具有指导意义和实用价值．     

YBa_2Cu_(3-x)Zn_xO_(7-y)体系的超导电性和热稳定性

制备了 YBa_2Cu_(3-x)Zn_xO_(7-y)系列单相样品,X-射线衍射法分析了样品的结构,测量了各样品的 R-T 关系和热分解温度.首次在该体系中发现了 Cu-O 而支配超导电性的实验证据.实验还表明.随着 x 值的增大,样品的热分解温度从1007℃ 逐渐降低到940℃.热稳定性与结构参数、超导电性有较强的关联.     

富勒烯灰对聚乙二醇热分解和红外光谱的影响

采用热分析和原位升温红外光谱实验研究了富勒烯灰(FS)对聚乙二醇(PEG)的影响。热分析结果显示,FS使得PEG的起始热分解温度和最大失重速率处的温度都明显推后。红外光谱结果证实,FS和PEG之间并没有生成新的化学键,FS也没有改变PEG分解产物的组成。通过对PEG和PEG+10%FS的凝聚相和气相升温红外光谱的检测,发现FS对PEG的凝聚相红外光谱影响并不明显,但却使得PEG分解放出气相产物的温度显著升高,说明FS对PEG热分解的抑制作用主要是通过对PEG气相产物的吸附和脱附来进行的。少量FS的加入即可显著抑制PEG的分解,使PEG的分解趋向高温。     

铝粉粒度对乳化炸药基质热分解特性的影响

为了研究铝粉粒度对乳化炸药基质热稳定性的影响,运用DSC-TG联用差示扫描量热仪,考察了添加不同粒度铝粉的乳化炸药基质在不同升温速率下的热分解特性,以获得热分解动力学参数。结果表明,铝粉的加入降低了乳化炸药基质的热分解温度,分解反应活化能减小,即基质热安定性降低,且随着铝粉粒度的减小,该趋势更加明显。与不添加铝粉的乳化炸药相比,在实验范围内不同粒度的铝粉对乳化炸药基质的热分解机理未产生影响,均为受随机成核和随后生长控制的反应级数n=1的Mample单行法则。研究成果可为含铝乳化炸药热安定性的相关研究提供理论参考。