从DSC曲线数据计算/确定含能材料自催化分解反应动力学参数和热爆炸临界温升速率的方法

为应用热爆炸临界温升速率(dT/dt)_Tb评价含能材料(EMs)的热安全性, 得到计算(dT/dt)_Tb值的基本数据, 用合理的假设, 由Semenov的热爆炸理论和9 个自催化反应速率方程[dα/dt=Aexp(-E/RT)α(1-α) (I), dα/dt=Aexp(-E/RT)(1-α)ⁿ(1+K_catα) (II), dα/dt=Aexp(-E/RT)[α^a-(1-α)ⁿ)] (III), dα/dt=A₁exp(-E_a1/RT)(1-α)+A₂exp(-E_a2/RT)α(1-α) (IV), dα/dt=A₁exp(-E_a1/RT)(1-α)^m+A₂exp(-E_a2/RT)αⁿ(1-α)^p (V), dα/dt=Aexp(-E/RT)(1-α) (VI), dα/dt=Aexp(-E/RT)(1-α)ⁿ (VII), dα/dt=A₁exp(-E_a1/RT)+A₂exp(-E_a2/RT)(1-α) (VII), dα/dt=A₁exp(-E_a1/RT)+A₂exp(-E_a2/RT)α(1-α) (IX)]导出了计算(dT/dt)_Tb值的9 个表达式. 提出了从不同恒速升温速率(β)条件下的差示扫描量热(DSC)曲线数据计算/确定EMs自催化分解反应的动力学参数和自催化分解转向热爆炸时的(dT/dt)_Tb的方法. 由DSC曲线数据的分析得到了用于计算(dT/dt)_Tb值的β→0 时的onset 温度(T_e0),热爆炸临界温度(T_b)和相应于T_b时的转化率(α_b). 分别用线性最小二乘法和信赖域方法得到方程(I)和(VI)及方程(II)-(V)和方程(VII)-(IX)中的自催化分解反应动力学参数. 用上述基础数据得到了EMs的(dT/dt)_Tb值. 结果表明: (1) 在非等温DSC条件下硝化棉(NC, 13.54% N)分解反应可用表观经验级数自催化反应速率方程dα/dt=10^15.82exp(-170020/RT)(1-α)^1.11+10^15.82exp(-157140/RT)α^1.51(1-α)^2.51描述; (2) NC (13.54% N)自催化分解转向热爆炸时的(dT/dt)_Tb值为0.103 K·s^-1.     

3-硝基邻苯二甲酸锆的制备﹑热分解机理及非等温反应动力学

用3-硝基邻苯二甲酸、氢氧化钠和硝酸氧锆为原料, 制备了3-硝基邻苯二甲酸锆, 采用元素分析、X射线荧光衍射和FT-IR对其结构进行了表征. 用TG-DTG以及变温固相原位反应池/傅里叶变换红外光谱(RSFT-IR)联用技术研究了3-硝基邻苯二甲酸锆的热分解机理, 对主分解反应的DTG峰进行了数学处理, 计算得到了动力学参数和动力学方程. 结果表明, 3-硝基邻苯二甲酸锆的分解反应总共有4个阶段, 其中主分解反应发生在第2阶段, 主分解反应的表观活化能Ea与指前因子A分别为158.84 kJ·mol-1和10^9.85 s-1, 主分解阶段的反应机理服从一级Mample法则, 主分解反应的动力学方程为dα/dt=10^9.85(1-α)e^-1.91×10⁴/T.     

电荷转移盐(C3H5N2)3[PMo12O40]的合成与热分解及光致变色动力学

用磷钼酸与咪唑合成一种新的杂多酸-有机电荷转移盐(C3H5N2)3[PMo12O40]。通过元素分析、红外光谱、固体漫反射光谱、电子自旋共振及热分析等测试技术对其进行了表征,用单扫描法(Achar法和Coats-Redfern法)对合成化合物的TG分析结果进行了非等温热分解动力学研究。推断结果表明,合成化合物的第1步热分解为球对称的三维扩散机理(n=2),其动力学方程为dα/dt=1.58×108[1-(1-α)1/3]-1(1-α)2/3exp(-40 931.0/T),求得分解反应的表观活化能E=340.30 kJ/mol,指前因子A=1.05×108 s-1。 标题化合物对紫外光具有光致变色性质,用固体漫反射光谱研究了其光致变色反应动力学。 结果显示,其光致变色反应表现为一级或准一级动力学,速率常数k=9.80×10-5 s-1。     

3,6-双(1-氢-1,2,3,4-四唑-5-氨基)-1,2,4,5-四嗪银盐的热分解反应动力学及热安全性

利用两步合成法,得到标题化合物3,6-双(1-氢-1,2,3,4-四唑-5-氨基)-1,2,4,5-四嗪(BTATz)银盐（Ag2(BTATz)·2H2O）,并用元素分析、X荧光和红外光谱分析对其进行了结构表征。 采用DSC和TG-DTG技术对化合物进行热分解行为及非等温热分解动力学研究。 结果表明,其热分解过程是由1个吸热阶段和2个放热阶段组成,主放热阶段的非等温热分解反应动力学方程为:dα/dt=1014.29×{3(1-α)[-ln(1-α)]1/4/4}exp(-2.10×104/T)。 计算得到化合物的自加速分解温度(TSADT)、热爆炸临界温度(Tb)、热点火温度(TTIT)和绝热至爆时间（tTIAD）分别为517.10 K、580.12 K、531.00 K和90.32 s ,以此来评价其热安全性。     

N-脒基脲二硝酰胺放热分解反应的动力学行为

用DSC和微热量仪研究了N-脒基脲二硝酰胺(GUDN)的放热分解反应动力学行为和比热容, 计算得到程序升温下GUDN主放热分解反应的动力学参数(活化能Ea和指前因子A)、自加速分解温度(TSADT)、绝热条件下达到最大分解反应速率的时间(tTMRad)和至爆时间(tTIad). 结果表明, 在非等温DSC条件下, GUDN的热分解过程可用经验级数自催化动力学方程dα/dt=10^18.49exp(-195500/RT)(1-α)^0.81+10^18.00exp(-177000/RT)α^1.29(1-α)^0.71描述. 热分解转热爆炸的临界温升速率为0.1236 K·h-1. 所得的TSADT、tTMRad和tTIad值分别为473.95 K、2.24 s和3.51 s.     

超级铝热剂Al/CuO前驱体的制备、表征、热分解机理及非等温分解反应动力学

以硝酸铜、无水乙醇、1,2-环氧丙烷和纳米铝粉为原料, 在超声振荡条件下, 采用溶胶-凝胶法制备了纳米复合含能材料——超级铝热剂Al/CuO的前驱体. 利用热重-差示扫描量热-傅里叶变换红外-质谱(TG- DSC-FTIR-MS)联用技术, 研究了纳米Al/CuO溶胶-凝胶前驱体的热行为和分解过程及机理. 利用不同升温速率下的TG-DTG分析, 研究了纳米超级铝热剂Al/CuO的溶胶-凝胶前驱体的热分解反应机理, 采用了6种动力学分析方法进行动力学参数计算, 得到前驱体分解反应的表观活化能、反应级数、频率因子等动力学参数, 纳米Al/CuO前驱体分解反应的动力学方程为: dα/dt=10^14.0×4α^3/4exp(-2.0×10⁴/T).     

配合物[Dy(p-MBA)3phen]2的合成，表征和非等温动力学

采用水溶液合成法,合成了新型配合物[Dy(p-MBA)3phen]2(p-MBA=对甲基苯甲酸;phen=1,10-邻菲啰啉)。 通过元素分析、红外光谱、摩尔电导和热分析(TG-DTG)等测试技术对配合物进行了表征。 研究了Dy(Ⅲ)配合物在静态空气气氛下的第一步热分解反应的非等温动力学。 通过用Popescu法和非线性等转化率积分法(NL-INT)的处理和计算,得到此步热分解反应的动力学方程为：dα/dT=(15.55×1012)/β·exp(-19825.60/T)3(1-α)2/3,平均活化能为164.83 kJ/mol,指前因子为15.55×1012 min-1。     

(3S,6S)-及(3S,6R)-3-苄氧甲基-6-甲基-吗啉-2,5-二酮的 制备及其晶体结构

以2-溴丙酸和N-叔丁氧羰基-O-苄基-L-丝氨酸为起始试剂首先制得N-(2-溴丙基)-O-苄基-L-丝氨酸(BPBS), 在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)/三乙胺(Et3N)溶剂中80 ℃经9 h后BPBS发生分子内环化反应生成(3S,6S)-3-苄氧甲基-6-甲 基-吗啉-2,5-二酮[(3S,6S)-BMMD]及(3S,6R)-BMMD共存体, 产率70%. 将所制得的共存体以乙酸乙酯为重结晶溶剂, 采用微分重结晶法, 经4次“溶解-部分重结晶”操作循环制得两种纯光学构型的(3S,6S)-BMMD和(3S,6R)-BMMD. 将两种光学纯双手性中心的BMMD分别溶于乙酸乙酯, 室温下培养得(3S,6S)-BMMD和(3S,6R)-BMMD的单晶体, 以X射线衍射法测定上述两种BMMD的分子结构.     

N-异丙基丙烯酰胺温度敏感性水凝胶相转变动力学研究及其应用

研究指出表观二级动力学方程可以很好地描述N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的溶胀和消溶胀动力学.即溶胀动力学方程为dR/dt=k_1(R_e-R)~2,消溶胀动力学方程为-dR/dt=k_c(R-R_e)~2.把这种水凝胶用于分离高分子水溶液时可引入“单位溶张比分离循环的合理时耗”这样一个参量.它根据溶胀和消溶胀过程中的起始溶胀比、平衡溶胀比、表观溶胀动力学常数和表观消溶胀动力学常数求出.具体公式为△t_1(T_s,T_c)=2/[R_c(T_s)-R_0(T_s)]~2k_s(T_s)+15/[R_0(T_c)- R_s(T_c)]~2k_c(T_c)~(1/2)在理想情况下,分离过程的“总合理时耗”与△t_1成正比,比例系数为分离过程中的除水总量与干凝胶用量的比值,即△t_r=W_W/W_G·△t_1.当根据二个动力学方程求得的总时耗计算值处于(0.9△t_r,1.1△t_r)范围内时,表明所选干凝胶用量和循环溶胀比区段均合适.     

紫杉醇在二甲基亚砜中的溶解行为

用微热量热仪测量紫杉醇在二甲亚砜中的溶解焓。 得到了微分溶解热（Δ_difH_m）和积分溶解热（Δ_solH_m）,建立了热量与溶质的量之间的关系式。 并得到了紫杉醇在二甲亚砜中溶解过程的动力学方程：da/dt=2.92×10^-4×(1-a)^1.00,半衰期t_1/2=50.43 min,Δ_solH_m=32.67 kJ/mol以及Δ_solS_m=-204.93 J/(mol·K)。结果表明,利用微热量热法可以为药物半衰期的测定提供一种简便的方法,并可为紫杉醇的临床应用提供理论参考。     

Enthalpies and heat capacities of hematoporphyrin solutions in N,N-dimethylformamide and octanol-1

Heat effects of the dissolution of hematoporphyrin tetramethyl ether are measured on a variable-temperature calorimeter for the first time in N,N-dimethylformamide and octanol-1 in the temperature range of 298 to 318 K. Standard enthalpies and heat capacities of dissolution of bioligand are calculated and compared to data obtained earlier for deuteroporphyrin dimethyl ether and ethyl acetate. Partial molar heat capacities of hematoporhyrin are determined at infinite dilution using data from differential scanning calorimetry.     

Dissolution Properties of 2-(Dinitromethylene)-5-methyl-1,3-diazacyclopentane in Dimethyl Sulfoxide and N-Methyl Pyrrolidone

The molar enthalpies of dissolution for 2-(dinitromethylene)-5-methyl-1,3-diazacyclopentane(DNMDZ) in dimethyl sulfoxide(DMSO) and N-methyl pyrrolidone(NMP) were measured using an RD496-2000 Calvet microcalorimeter at 298.15 K under atmospheric pressure. Empirical formulae for the calculation of the molar enthalpies of dissolution(Δ_dissH) were obtained from the experimental data of the dissolution processes of DNMDZ in DMSO or NMP. The relationships between the rate constant(k) and the molality(b) and between the reaction order(n) and the molality(b) were determined. The corresponding kinetic equations describing the two dissolution processes were dα/dt=10^-2.16(1-α)^1.01 for the dissolution of DNMDZ in DMSO, and dα/dt=10^-2.02(1-α)^0.85 for the dissolution of DNMDZ in NMP, respectively.     

Thermal decomposition mechanism of 1-ethyl-3-methylimidazolium bromide ionic liquid

In order to better understand the volatilization process for ionic liquids, the vapor evolved from heating the ionic liquid 1-ethyl-3-methylimidazolium bromide (EMIM(+)Br(-)) was analyzed via tunable vacuum ultraviolet photoionization time-of-flight mass spectrometry (VUV-PI-TOFMS) and thermogravimetric analysis mass spectrometry (TGA-MS). For this ionic liquid, the experimental results indicate that vaporization takes place via the evolution of alkyl bromides and alkylimidazoles, presumably through alkyl abstraction via an S(N)2 type mechanism, and that vaporization of intact ion pairs or the formation of carbenes is negligible. Activation enthalpies for the formation of the methyl and ethyl bromides were evaluated experimentally, ΔH(?)(CH(3)Br) = 116.1 ± 6.6 kJ/mol and ΔH(?)(CH(3)CH(2)Br) = 122.9 ± 7.2 kJ/mol, and the results are found to be in agreement with calculated values for the S(N)2 reactions. Comparisons of product photoionization efficiency (PIE) curves with literature data are in good agreement, and ab initio thermodynamics calculations are presented as further evidence for the proposed thermal decomposition mechanism. Estimates for the enthalpy of vaporization of EMIM(+)Br(-) and, by comparison, 1-butyl-3-methylimidazolium bromide (BMIM(+)Br(-)) from molecular dynamics calculations and their gas phase enthalpies of formation obtained by G4 calculations yield estimates for the ionic liquids' enthalpies of formation in the liquid phase: ΔH(vap)(298 K) (EMIM(+)Br(-)) = 168 ± 20 kJ/mol, ΔH(f,?gas)(298 K) (EMIM(+)Br(-)) = 38.4 ± 10 kJ/mol, ΔH(f,?liq)(298 K) (EMIM(+)Br(-)) = -130 ± 22 kJ/mol, ΔH(f,?gas)(298 K) (BMIM(+)Br(-)) = -5.6 ± 10 kJ/mol, and ΔH(f,?liq)(298 K) (BMIM(+)Br(-)) = -180 ± 20 kJ/mol.     

含轴向咪唑配体的手性SalenCo(III)配合物ECD谱的理论解析

用密度泛函理论(DFT)方法, 在B3LYP和混合基组(C, H原子用6-31G^*; Co, N, O用6-311+G(2d,p))水平上, 对含轴向配体的三种Co(III)席夫碱配合物[Co(MeO-salen)(Im)₂]⁺、[Co(MeO-salen)(2-MeIm)₂]⁺和[Co(MeO-salen)(MeIm)₂]⁺ (Im=咪唑, MeIm=1-甲基咪唑, 2-MeIm=2-甲基咪唑, MeO-salenH₂=salen型席夫碱, 即(R,R)-N,N′-双(5-甲氧基亚水杨基)-1,2-二亚胺基环己烷)在二氯甲烷溶液中的基态结构进行了优化, 并用含时密度泛函理论(TDDFT)方法, 在相同泛函和基组水平上计算了其激发能、振子强度和旋转强度. 这些计算中均用极化连续介质模型(PCM)考虑了溶剂效应. 计算的电子圆二色(ECD)谱与实验谱吻合较好. 通过对有关跃迁性质的分析, 对实验电子圆二色光谱进行了解析与指认. 结果表明, 长波区的第一个圆二色(CD)吸收带主要是由π→d荷移跃迁(LMCT)引起的, 而不是通常认为的d→d跃迁. 轴向配体的加入对配合物前两个CD吸收带的符号没有影响, 但会影响带形和强度. 手性salen配合物的绝对构型为λ(RR)时, 第一个CD吸收带为正, 第二个为负. 这些结论对于深入理解该类配合物的电子结构和手征光学性质具有重要的科学意义.     

生物质与废轮胎共热解催化热解油蒸发过程及其动力学研究

采用热重微商(TG-DTG)法考察生物质稻壳与废轮胎共热解经催化与非催化热解油的热失重行为，并同0#柴油的热失重行为进行了比较；同时采用Achar微分法和Coats-Redfern积分法对热解油热失重蒸发过程的蒸发热进行了计算，并结合Satava和Bagchi法确定了热失重蒸发过程的机理函数， 建立了0#柴油和在催化与非催化条件下得到的热解油蒸发过程的动力学方程，得出了在催化与非催化条件下热解油热失重过程的机理函数，其动力学方程为dα/dt=Ae-△vapH/RT(1-TBX〗α)2；而0#柴油的热失重蒸发过程动力学方程为dα/dt=1.5Ae-△vapH/RT(1-α)2/3\[1-(1-α)1/3\]-1。蒸发热的顺序由大到小依次为,柴油＞非催化热解油＞SBA-15热解油＞MCM-41热解油。结果表明，通过建立的模型函数得到的蒸发热与实验值非常接近。催化剂SBA-15和MCM-41的存在对降低高沸点馏分的物质具有一定作用，而SBA-15催化作用强于MCM-41。     

Crystal structures, lattice potential energies, and thermochemical properties of crystalline compounds (1-C(n)H(2n+1)NH3)2ZnCl4(s) (n = 8, 10, 12, and 13)

As part of our ongoing project involving the study of (1-C(n)H(2n+1)NH(3))(2)MCl(4)(s) (where M is a divalent metal ion and n = 8-18), we have synthesized the compounds (1-C(n)H(2n+1)NH(3))(2)ZnCl(4)(s) (n = 8, 10, 12, and 13), and the details of the structures are reported herein. All of the compounds were crystallized in the monoclinic form with the space group P2(1)/n for (1-C(8)H(17)NH(3))(2)ZnCl(4)(s), P21/c for (1-C(10)H(21)NH(3))(2)ZnCl(4)(s), P2(1)/c for (1-C(12)H(25)NH(3))(2)ZnCl(4)(s), and P2(1)/m for (1-C(13)H(27)NH(3))(2)ZnCl(4)(s). The lattice potential energies and ionic volumes of the cations and the common anion of the title compounds were obtained from crystallographic data. Molar enthalpies of dissolution of the four compounds at various molalities were measured at 298.15 K in the double-distilled water. According to Pitzer's theory, molar enthalpies of dissolution of the title compounds at infinite dilution were obtained. Finally, using the values of molar enthalpies of dissolution at infinite dilution (Δ(s)H(m)(∞)) and other auxiliary thermodynamic data, the enthalpy change of the dissociation of [ZnCl(4)](2-)(g) for the reaction [ZnCl(4)](2-)(g)→ Zn(2+)(g) + 4Cl(-)(g) was obtained, and then the hydration enthalpies of cations were calculated by designing a thermochemical cycle.     

微环电极理论

近几年来,微电极的应用得到迅速发展,但由于混合边界条件的存在,微电极稳态和暂态问题的数学处理极为复杂.过去,微电极上不可逆和准可逆过程主要采用近似方法研究.自文献利用贝塞尔级数处理微盘电极稳态行为以后,两种可用来精确处理微     

RE(III)与2-羰基丙酸水杨酰腙配合物的合成、表征及热化学

用2-羰基丙酸水杨酰腙与轻稀土硝酸盐反应, 合成了7种新的配合物. 经元素分析、化学分析及X射线粉末衍射等手段确定了其组成为RE(C10H9N2O4)(C10H8N2O4)•nH2O(RE＝La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd), 用红外、紫外、荧光光谱分析对以上配合物的结构进行了表征; 用微热量计测定了稀土芳酰腙配合物的溶解焓, 发现其溶解焓数据不随稀土原子序数单调变化, 而呈转折变化, 可认为呈稀土的四分组现象的前两组.     

稀溶液中环型聚苯乙烯的激基缔合物荧光效应

采用乙酸乙酯为环型和线型聚苯乙烯的非良溶剂, 确定了Mark-Houwink方程分别为[η]_r=1.91×10~(-2)·M~(0.607)和[η]_l=4.06×10~(-2)·M~(0.572)。研究了环型和线型聚苯乙烯的激基缔合物的荧光效应。通过稀溶液中环型和线型高分子线团在柔顺性上存在着差异, 解释了二者之间在荧光效应方面的差异, 并根据实验结果,确定了(I_E/I_M)c→0～M关系式分别为(I_E/I_M)r,c→0=1.91+3.40×10~(-6)M和(I_E/I_M)l,c→0=2.15+3.05×10~(-6)M。     

色氨酸-镝(Ⅲ)配合物与鲱鱼精DNA的作用方式

采用UV光谱法、荧光光谱法,在pH=7.40的缓冲溶液中确定了镝(Ⅲ)与色氨酸的结合比n_Dy(Ⅲ)∶n_Trp=1∶3,Dy(Ⅲ)(Trp)₃配合物与鲱鱼精DNA的结合比n_{Dy(Ⅲ)(Trp)3}∶n_DNA=2∶1。用双倒数法确定了结合常数K_25℃=5.75×10⁴ L·mol^-1和K_37℃=3.27×10⁴ L·mol^-1。化学热力学研究显示配合物Dy(Ⅲ)(Trp)₃与hsDNA的结合为熵和焓共同驱动。结合Scatchard法和粘度法,确定了配合物Dy(Ⅲ)(Trp)₃与hsDNA之间主要为静电作用和嵌插作用。