TBBPAER/DDM的固化反应动力学

用等温差示扫描量热法研究了4，4’-二氨基二苯甲烷固化四溴双酚-A环氧树脂的反应动力学，测定了固化反应热，得出了不同温度下固化反应速率与反应程度、固化反应程度与反应时间的关系曲线．结果表明等温固化反应按自催化反应机理进行，用Kamal方程较好地描述了不同温度下其固化反应的自催化反应过程，并反映出不同温度下扩散作用的差别，其动力学参数k1、k2、m、n由非线性回归法拟合而出，k1、k2对应的反应表现活化能分别为52．2kJ·mol-1和46．5kJ·mol-1。     

正、反向共沉淀法对Pr_2Zr_2O_7纳米粒子表观活化能的影响

以氨水作为沉淀剂,采用正、反向共沉淀法制备Pr2Zr2O7纳米粒子。利用XRD、SEM、TEM、TG-DTA等测试手段表征了样品物相及形貌;研究其制备过程中合成动力学和晶粒生长动力学,采用Doyle-Ozawa法和Kissinger法分别计算正、反向沉淀粒子在主要反应阶段的表观活化能。结果表明:反向沉淀的滴定速率为2 mL·min-1、母盐溶液初始浓度0.05 mol·L-1、反应体系温度273 K、pH值11、煅烧温度为1 173 K,保温2 h的条件下获得的样品形貌近球形、无团聚现象、一次粒径约60 nm。Pr2Zr2O7前驱体的分解过程分为3个阶段,正、反向粒子各阶段平均表观活化能分别为:71.2、97.8、183.2 kJ·mol-1和45.37、84.34、152.16kJ·mol-1;晶粒生长活化能分别为19.02和11.95 kJ·mol-1,后者比前者的晶粒生长活化能降低了7.07 kJ·mol-1;反向共沉淀制备工艺优于正向共沉淀法。     

植物焦炭氧化中的平行反应及其动力学解析

通过建立多组分平行反应模型和开展非线性动力学解析,理论上探索植物焦炭氧化中的平行反应以及其对焦炭氧化反应活性影响的机制.运用高温管式炉并通入高纯氮气制备植物焦炭,热处理温度分别设定为450、520和800℃.运用同步热分析仪开展空气气氛中植物焦炭线性升温氧化实验,并通过对热重和质量损失速率实验数据进行拟合以获取焦炭氧化动力学参数值.解析结果证实,对于低中热处理温度(450和520℃)制得的焦炭,其质量损失速率及对应的热流率曲线的变化特征主要是由残留木质素、无定形碳及粗脂肪和粗蛋白等其它反应物质的平行氧化反应叠加而成;当热处理温度达到800℃时,焦炭中活性物质基本为无定形碳,氧化则可简化为无定形碳的单步反应.残留木质素氧化反应的活化能最低,范围为86~147 k J·mol-1,相应的温度作用区间为300~480℃;无定形碳的活化能为174~208kJ·mol-1,反应温度在370~520℃之间;其它物质的反应活化能为214~225 k J·mol-1,温度作用区间在420~510℃之间.焦炭的氧化活性主要由残留木质素含量决定.随着热处理温度升高,残留木质素含量降低,同时另两个反应组分的氧化活化能均有所增大,导致焦炭的氧化反应活性下降.     

毛细管电泳法应用于阿魏酸异构化动力学和热力学研究

基于毛细管电泳技术,建立了阿魏酸异构化反应的动力学和热力学研究方法.测定了阿魏酸不同温度下异构化反应速率常数;基于阿仑尼乌斯经验公式和埃林方程,分别计算出阿魏酸异构化反应的活化能(阿仑尼乌斯经验公式Ea1:43.38kJ·mol-1,Ea-1:58.51kJ·mol-1;埃林方程Ea1:43.24kJ·mol-1,Ea-1:58.36kJ·mol-1;从理论上证明了在常温下阿魏酸异构化是一个自发的过程,其吉布斯自由能变化△(△G≠298.15K)=-6.12kJ·mol-1.     

原煤和黑液水煤浆燃烧特性的热分析对比研究

在热天平上进行黑液水煤浆和原煤的燃烧、热解实验，得到不同升温速率下的燃烧、热解特性曲线和碳转化率特征曲线。试验结果表明，黑液水煤浆中的钠及其化合物在燃烧过程中催化作用明显，并且黑液中有机物成分对燃烧起到一定促进作用。在20 ℃/min升温速率下黑液水煤浆和原煤的燃烧活化能分别为12.98 kJ/mol和106.59 kJ/mol，反映出黑液水煤浆比原煤有更好的着火特性。     

5-氟胞嘧啶气相及水助质子转移异构化的理论研究

采用密度泛函B3LYP/6-311G**方法,对6种5-氟胞嘧啶异构体孤立分子的稳定性及质子转移引起的酮式-烯醇式、氨基式-亚胺式互变异构反应机理进行了计算研究,获得了零点能、吉布斯自由能及质子转移过程的反应焓、活化能、活化吉布斯自由能和速率常数等参数.计算结果表明,气相中烯醇-氨基式FC4是最稳定的异构体.分子内质子转移设计了FC1→FC2和FC1→FC6两条通道,分别标记为P(1)和P(2),各通道速控步骤的活化能和速率常数分别为155.9 kJ·mol-1,4.70×10-15 s-1和173.1 kJ·mol-1,1.41×10-18 s-1.水助催化时,相应通道P(3) 和P(4) 速控步骤的活化能和速率常数分别为51.0 kJ·mol-1,1.41×103 s-1和88.2 kJ·mol-1,4.53×10-3 s-1.可见,水分子的加入极大地降低了质子转移的活化能垒.另外发现,水分子参与形成协同的双质子转移机理比水助单质子转移机理更利于降低活化能垒.     

聚碳酸亚丙酯马来酸酐的热分解动力学(英文)

通过热重分析研究了新型三元共聚物聚碳酸亚丙酯马来酸酐(PPCMA)在不同升温速率下的热分解动力学.设计并引入一种新的计算方法,非线性约化法(NLA),对共聚物热分解过程中的表观活化能进行了计算.研究发现,虽然用非线性约化法计算的表观活化能相对误差值稍大于用传统计算方法Flynn-Wall-Ozawa(FWO),Tang和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)计算的相对误差值,但其分析合理且计算过程更为简便.此外,固态反应模型拟合方法计算结果表明,共聚物的热分解过程对应多个反应机理.整个热分解过程,表观活化能值处于70-135kJ·mol-1之间,指前因子处于5.24×104-9.89×107min-1之间.同时,通过对表观活化能值的比较,初步解释了聚碳酸亚丙酯(PPC)与PPCMA热解温度差异的原因.     

BaHfO_3∶Ce粉体活化能对烧结透光性影响

用正、反向共沉淀法制备了BaHfO3∶Ce粒子;用XRD、TG-DTA、SEM等测试手段对样品的物相、形貌及发光性能进行了表征;在不同升温速率条件下研究了粒子合成动力学。结果表明:由正向和反向沉淀法得到的前驱体物相变化分3个阶段,用Doyle-Ozawa和Kissinger法分别计算了各阶段的表观活化能,其平均值分别为83.41、61.70、262.11 kJ·mol-1和81.70、42.86、253.44 kJ·mol-1,计算正反向沉淀法样品的晶粒生长活化能分别为27.36 kJ·mol-1和23.07 kJ·mol-1;反向法的样品分别在530nm波长下的激发光谱和399 nm波长的发射光谱的相对发光强度优于正向法,在2 073 K真空烧结保温3 h获得具有一定透光性的BaHfO3∶Ce透明陶瓷。     

季铵型阳离子纤维素对水中腐殖酸的吸附

以异丙醇为分散剂,碱纤维与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵反应,醚化接枝制得一种环境功能材料-季铵型阳离子纤维素(QACC)。用红外光谱、X-射线衍射和电镜扫描对材料的结构进行了表征:红外光谱中1 644 cm-1处存在明显的季铵基的弯曲振动。经过改性的QACC结晶度下降,比表面积增加。研究了QACC对腐殖酸的吸附性能:pH=8、318 K时,QACC对腐殖酸的饱和吸附容量为622 mg·g-1;其表观活化能为6.45 kJ·mol-1;吸附符合Lagergren二级动力学方程,吸附速率随温度升高而加快;吸附等温模型符合Langmuir等温式,为单分子层吸附;吸附腐殖酸的ΔH、ΔS、ΔG分别为:31.7 kJ·mol-1、119 J·mol-1·K-1、-5.34 kJ·mol-1,吸附主要为化学吸附。     

丙三醇脱水反应机理的密度泛函理论研究

为了理解纤维素热解初期的脱水反应机理,采用Gaussian03程序中的密度泛函理论UB3LYP/6-31++G(d,p)方法,对模型化合物丙三醇脱水反应机理进行了量子化学理论研究.设计了6种可能的脱水反应途径,对各种反应的反应物、产物和过渡态的结构进行了能量梯度全优化,计算了不同温度下各反应途径的标准热力学和动力学参数.计算结果表明:除了形成中间体IMa和IMb的反应外,其它反应均为吸热反应;温度高于400K时,丙三醇开始发生脱水反应;与1-2-脱水反应相比,1-3-脱水反应的反应势垒更低,其活化能为233.75kJ/mol;当反应加入金属离子Li+时,有利于脱水反应的发生,这时1-2-脱水反应的活化能为201.95kJ/mol,1-3-脱水反应的活化能为202.14kJ/mol.     

Model-free kinetics applied to sugarcane bagasse combustion

Vyazovkin's model-free kinetic algorithms were applied to determine conversion, isoconversion and apparent activation energy to both dehydration and combustion of sugarcane bagasse. Three different steps were detected with apparent activation energies of 76.1 ± 1.7, 333.3 ± 15.0 and 220.1 ± 4.0 kJ/mol in the conversion range of 2-5%, 15-60% and 70-90%, respectively. The first step is associated with the endothermic process of drying and release of water. The others correspond to the combustion (and carbonization) of organic matter (mainly cellulose, hemicellulose and lignin) and the combustion of the products of pyrolysis.     

3-硝基-1，2，4-三唑-5-酮铅金属盐快速热分解反应动力学研究

利用温度快速跃升傅立叶变换红外原位分析技术对3-硝基-1，2，4-三唑-5-酮铅盐的快速热分解反应动力学进行了研究。借助快速升温过程中Pt金属丝的控制电压变化曲线得到剧烈放热峰的诱导出现时间t_x，利用t_x值计算得到了快速热分解过程的动力学参数。在0.1 MPa氩气气氛，230～270 ℃实验温度范围内，3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮铅金属盐的活化能E_a=94.0 kJ·mol^-1，lnA=20.5。同时得到了该化合物快速热分解过程的近似吉布斯自由能变，熵变和焓变。该方法借助温度快速跃升技术，在模拟材料实际使用情况下计算得到其动力学参数，可用于含能材料燃烧模型的建立。     

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。     

高氯酸碳酰肼钴、高氯酸碳酰肼镍快速热分解反应动力学

利用温度跃升傅立叶变换红外原位分析技术(T-jump/FTIR)对高氯酸碳酰肼钴和高氯酸碳酰肼镍的快速热分解反应进行了研究. 研究表明, 目标化合物快速热分解逸出的主要气相产物是CO2, H2O, HCN, HNCO和HONO. 借助快速升温过程中Pt金属丝的控制电压变化曲线得到剧烈放热峰的诱导出现时间tx, 利用tx值计算了两种目标化合物的快速热分解动力学参数. 在0.1 MPa氩气气氛, 613～653 K的实验温度范围内, 高氯酸碳酰肼钴的活化能Ea=39.42 kJ•mol−1, lnA=5.93; 在0.1 MPa氩气气氛, 618～678 K的实验温度范围内, 高氯酸碳酰肼镍的活化能Ea=60.44 kJ•mol−1, lnA=9.40.     

生物质主要组分低温热解研究

利用热重分析仪和裂解气质联用仪进行生物质主要组分低温热解特性研究。热重实验结果表明,生物质主要组分的热稳定性为：纤维素>木质素>半纤维素。半纤维素主要热解温度在210℃～320℃,而纤维素和木质素的主要热解温度分别在310℃～390℃和200℃～550℃。裂解气质联用实验考察不同温度对生物质主要组分低温热解产物的影响。半纤维素热解产物主要有乙酸、1-羟基-丙酮和1-羟基-2-丁酮,纤维素热解产物主要包括左旋葡聚糖和脱水纤维二糖,而木质素热解产物主要是邻甲氧基苯酚。     

Kinetic study of wood chips decomposition by TGA

Pyrolysis of a wood chips mixture and main wood compounds such as hemicellulose, cellulose and lignin was investigated by thermogravimetry. The investigation was carried out in inert nitrogen atmosphere with temperatures ranging from 20°C to 900°C for four heating rates: 2 K min⁻¹, 5 K min⁻¹, 10 K min⁻¹, and 15 K min⁻¹. Hemicellulose, cellulose, and lignin were used as the main compounds of biomass. TGA and DTG temperature dependencies were evaluated. Decomposition processes proceed in three main stages: water evaporation, and active and passive pyrolysis. The decomposition of hemicellulose and cellulose takes place in the temperature range of 200–380°C and 250–380°C, while lignin decomposition seems to be ranging from 180°C up to 900°C. The isoconversional method was used to determine kinetic parameters such as activation energy and pre-exponential factor mainly in the stage of active pyrolysis and partially in the passive stage. It was found that, at the end of the decomposition process, the value of activation energy decreases. Reaction order does not have a significant influence on the process because of the high value of the pre-exponential factor. Obtained kinetic parameters were used to calculate simulated decompositions at different heating rates. Experimental data compared with the simulation ones were in good accordance at all heating rates. From the pyrolysis of hemicellulose, cellulose, and lignin it is clear that the decomposition process of wood is dependent on the composition and concentration of the main compounds.     

Influence of the interaction of components on the pyrolysis behavior of biomass

There has been much interest in the utilization of biomass-derived fuels as substitutes for fossil fuels in meeting renewable energy requirements to reduce CO₂ emissions. In this study, the pyrolysis characteristics of biomass have been investigated using both a thermogravimetric analyzer coupled with a Fourier-transform infrared spectrometer (TG-FTIR) and an experimental pyrolyzer. Experiments have been conducted with the three major components of biomass, i.e. hemicellulose, cellulose, and lignin, and with four mixed biomass samples comprising different proportions of these. Product distributions in terms of char, bio-oil, and permanent gas are given, and the compositions of the bio-oil and gaseous products have been analysed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and gas chromatography (GC). The TG results show that the thermal decomposition of levoglucosan is extended over a wider temperature range according to the interaction of hemicellulose or lignin upon the pyrolysis of cellulose; the formation of 2-furfural and acetic acid is enhanced by the presence of cellulose and lignin in the range 350-500 °C; and the amount of phenol, 2,6-dimethoxy is enhanced by the integrated influence of cellulose and hemicellulose. The components do not act independently during pyrolysis; the experimental results have shown that the interaction of cellulose and hemicellulose strongly promotes the formation of 2, 5-diethoxytetrahydrofuran and inhibits the formation of altrose and levoglucosan, while the presence of cellulose enhances the formation of hemicellulose-derived acetic acid and 2-furfural. Pyrolysis characteristics of biomass cannot be predicted through its composition in the main components.     

柠檬酸镧催化双基推进剂的非等温热分解反应动力学

采用TG-DTG和DSC技术研究了含二缩三乙二醇二硝酸酯(TEGDN)和硝化甘油(NG)的混合酯、硝化棉(NC)和用作燃烧催化剂的柠檬酸镧组成的双基推进剂在常压和流动态氮气气氛下的非等温热分解反应动力学. 结果表明, 该双基推进剂的热分解过程存在2个失重阶段: 第I失重阶段为混合酯的挥发分解过程; 第II失重阶段为主放热分解反应, 机理服从三级化学反应, 减速型α-t曲线, 动力学参数: Ea=231.14 kJ·mol-1, A=10^23.29 s-1, 动力学方程为dα/dt=10^22.99(1-α)³ e^-2.78×104/T. 由外推起始点温度(Te)和峰顶温度(Tp)计算得出该双基推进剂的热爆炸临界温度值分别为Tbe=463.62 K, Tbp=477.88 K. 反应的活化熵(⊿S^≠)、活化焓(⊿H^≠)和活化能(⊿G^≠)分别为219.75 J·mol-1·K-1, 239.23 kJ·mol-1和135.96 kJ·mol-1.     

棉秆催化热解特性及动力学建模研究

通过不同添加剂处理棉秆的热重实验,分析NaOH、Na₂CO₃、Na₂SiO₃、NaCl、TiO₂、HZSM-5六种添加剂催化棉秆热解动力学特性,结合原料的组分分析,建立三组分独立平行一级反应热解动力学模型对试样热失重行为进行模拟,采用非线性最小平方算法求解热解动力学参数。研究发现,添加剂的加入改变了三组分动力学参数,在碱性添加剂作用下,纤维素和半纤维素热解活化能都有较大程度降低,且碱性越强,纤维素热解活化能越低,而半纤维素热解活化能越高;中性添加剂NaCl对纤维素和半纤维素热解活化能的影响不大;酸性添加剂使纤维素和半纤维素的热解活化能有所增大,但所有添加剂对木质素热解活化能的影响不明显。     

Kinetic study of the pyrolysis and combustion of tomato plant

A kinetic study of the thermal decomposition of tomato plant has been carried out under different conditions by TG and TG–MS. A total of 24 experiments were performed in a nitrogen atmosphere (pyrolysis runs) and also in an oxidative atmosphere with two different oxygen concentrations (10% and 20% oxygen in nitrogen). Dynamic runs and dynamic + isothermal runs have been carried out to obtain many data of decomposition under different operating conditions.A scheme of five independent reactions for pseudocomponents has been proposed for the pyrolysis process, although only three fractions have probed to be significant, comparing the weight fractions of volatiles evolved with the hemicellulose, cellulose and lignin content of the plant. For the combustion runs, four new reactions have been added: two competitive oxidation reactions for the cellulose and lignin, and two combustion reactions of the carbonaceous residue obtained from pyrolysis. The kinetic parametres have been calculated by integration of the differential equations and minimizing the differences between the experimental and calculated values. It is important to emphasize that the same set of parameters has been proposed for the pyrolysis and combustion runs, and which do not depend on either the heating rate in dynamic runs or whether the run is carried out in a dynamic or isothermal mode. The influence of the oxygen pressure has been also discussed.