N,N-二甲基羟胺与HNO2的反应动力学

分别在高氯酸和硝酸介质中研究了N,N-二甲基羟胺(DMHAN)与HNO₂的反应动力学,通过考察溶液酸度、还原剂浓度、离子强度和温度等因素对反应过程的影响,获得高氯酸介质中反应动力学速率方程为-d[HNO₂]/dt=k[DMHAN][HNO₂],在18.5 ℃,离子强度μ=0.73 mol/L时,反应速率常数k=(12.8±1.0) mol/(L·min),反应活化能Ea=41.5 kJ/mol。 在硝酸介质中DMHAN与HNO₂的反应比较复杂,硝酸浓度较高时,硝酸将参与反应重新生成HNO₂,且硝酸浓度越大,HNO₂的生成速度越快,HNO₂与DMHAN的反应是自催化氧化的。 对DMHAN与HNO₂的反应产物进行了分析,并推导了硝酸体系中DMHAN与HNO₂的反应机理。     

麦秸酸解聚产物的形成机制研究

以麦秸为研究对象,硫酸为解聚剂,对解聚前后固体残渣的结构特性以及液体产物的种类进行分析。结果表明:与未处理麦秸相比,解聚后麦秸内部结构在一定程度上被破坏,大部分半纤维素被有效的脱除,但纤维素结晶度仍较高;解聚后的产物种类有较大差异,主要受反应时间、温度和酸浓度等因素的影响,但主要产物有葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、乙酸、糠醛和5-羟甲基糠醛。并进一步探索H+与半纤维素、纤维素以及木质素相关结构官能团的作用机制,提出了酸解聚麦秸产物的形成过程。     

H3PO4-BF3/ZrO2及H3PO4-BF3H2SO4/ZrO2催化剂上异丁烷/丁烯的烷基化反应

研究了H₃PO₄-BF₃/ZrO₂及H₃PO₄-BF₃-H₂SO₄/ZrO₂催化剂对异构烷烃烷基化反应的催化作用。就载体的焙烧温度、活性组分的浓度、BF₃及H₂SO₄的添加及反应温度对催化剂活性的影响进行了较为详尽的研究。     

邻苯三酚自氧化反应的动力学研究

利用单扫示波极谱法(并辅以紫外-可见光谱法)研究了邻苯三酚在pH7.20～9.10的Tris－HCl缓冲体系中自氧化反应的动力学.结果表明, 在过量溶解O₂存在时, 反应对邻苯三酚为一级.在一定pH范围内, 准一级反应表现速率常数K_app随pH值的增加而增加, 说明H₂PYR-比H₃PYR对溶解O₂具有更高的反应活性.探讨了邻苯三酚自氧化生成半醒自由基和活性氧的反应机理, 用速率方程解释了实验现象.并为酶活力测定和药物抗氧活性研究提供了一种新方法.     

硝酸异丙酯与Cl原子、 OH和NO3自由基反应的机理及动力学

采用CCSD(T)//M06-2X/6-311++G(d,p)方法, 结合传统过渡态理论, 研究了硝酸异丙酯与Cl原子、 OH及NO₃自由基的反应机理和动力学. 两个反应物单体首先形成氢键复合物, 随后X(X=Cl原子、 OH和NO₃自由基)提取硝酸异丙酯中叔碳的α-H原子或甲基的β-H原子, 室温下, 以X提取α-H原子为主. 反应的主要历程为 Cl原子(OH或NO₃自由基)提取(CH₃)₂CHONO₂的α-H原子, 生成HCl(H₂O或HNO₃)分子和(CH₃)₂CONO₂自由基, 后者分解为丙酮和NO₂. 结果表明, 在200~500 K温度范围内, 随着温度的升高, 丙酮和NO₂的产率降低; 在室温下, 硝酸异丙酯与Cl原子、 OH和NO₃自由基反应的速率常数分别为3.933×10^-11, 1.182×10^-13和7.134×10^-19 cm³·molecule^-1·s^-1. 计算所得硝酸异丙酯与OH自由基反应的动力学数据与实验结论一致.     

印刷电路板中环氧树脂热解的ReaxFF反应动力学模拟

采用ReaxFF动力学方法模拟了非交联固化环氧树脂在不同温度和升温速率下的热解特性. 结果表明, 含N和含O桥键的断裂是热解的引发反应. 观察到H₂O的4种主要的生成途径, 而这些反应途径都涉及到含羟基的前驱体. 当反应温度较低时, H₂O为热解的主要产物. 而在高温条件下, 热解的主要产物为H₂, 它主要为分子内/分子间脱氢反应和氢自由基的夺氢反应的产物; 高温同时促进了含石墨烯结构且分子量较大的碳团簇的形成. 除此之外, 还观察到了CH₄, HCN, NH₃和CO等小分子产物. 本文用ReaxFF动力学方法模拟所得的气体产物以及含类似石墨烯结构的碳团簇与实际实验结果一致, 说明ReaxFF动力学方法能为从分子水平上研究有机物高温热解反应提供了一种有效的途径.     

甲烷自热重整制氢的热力学和动力学分析

对甲烷自热重整进行了系统的热力学分析,并采用预混合层流模型结合甲烷氧化、蒸汽重整、干重整机理对反应过程进行了动力学分析。结果表明,甲烷自热重整的平衡产物及其浓度主要受温度、O₂/CH₄、H₂O/CH₄的影响;压力影响不是十分明显,主要影响达到平衡的速度。在715℃~730℃、压力0.7MPa~1.0MPa,控制O₂/CH₄在0.60~0.70、H₂O/CH₄在3.15~3.25,可以得到H₂>68%、CO<10%的产物气,积炭率接近于0。动力学分析表明,自热重整过程分为两个主要阶段进行,在起始阶段主要发生甲烷氧化反应,产物主要为H₂O和CO₂;第二阶段以甲烷蒸汽重整反应为主,伴随水气变换反应（WGS）和微弱的干重整,H_2、CO和CO₂为主要产物。调节初始水浓度可以控制快速氧化阶段反应速率,避免“热点”出现,抑制CO的生成。     

气体再燃低NOx燃烧中NO与NHi的反应机理研究

采用量子化学密度泛函理论(DFT)对NO与NH_i自由基的反应机理进行了研究,并结合经典过渡态理论对各反应速率常数进行了计算。结果表明,NO与NH₂自由基的反应体系可通过六个反应通道形成N₂+H₂O、N₂O+H₂和N₂H+OH。从能量变化和反应速率两方面考虑,产物N₂+H₂O最容易生成,其最佳反应通道为NO+NH₂→→N₂+H₂O;NO与NH自由基的反应体系可通过七个反应通道形成N₂+OH、N₂O+H和N₂H+O;其中,N₂+OH最容易生成,最佳反应通道为NO+NH→→N₂+OH。比较发现, NH比NH₂自由基更易与NO发生反应生成N₂。因此,在实际运行中改变操作条件,实现NH₂等向NH方向转化,有利于NO_x的还原。     

胆酸盐在酸性介质中自聚集作用的共振瑞利散射光谱及其分析应用研究

研究了牛磺胆酸钠、甘牛胆酸钠、胆酸钠和脱氧胆酸钠等四种胆酸盐在酸性介质中的聚集作用对共振瑞利散射光谱的影响及其分析应用. 结果表明: 在一定浓度的HCl, H₂SO₄或HNO₃溶液中, 四种胆酸盐均能自聚集形成粒径增大的聚集体. 该聚集体能导致溶液RRS显著增强, 并产生了新的RRS光谱. 不同胆酸盐在同种介质中的反应产物具有相似的光谱特征, 最大RRS波长分别位于349 (HNO₃介质), 359 (H₂SO₄介质)和369 nm (HCl介质). 在一定范围内, 胆酸盐的浓度与散射强度(ΔI_RRS)成正比. 对于不同的体系其检出限在12.0～21.8 ng/mL之间. 方法灵敏度高, 选择性较好, 而且十分简便快速. 可用于市售蛇胆川贝液和血清样品中胆酸盐的测定.     

超临界水中钾对甲醛降解过程影响的研究

为掌握生物质中钾对生物质超临界水降解过程的影响,选择生物质气化转化过程中生成的重要小分子中间产物甲醛作为研究对象,研究不同工艺条件下(反应温度400～650℃、压力23～29 MPa、停留时间4～12 s),单一钾成分(KHCO₃/K₂CO₃/KCl)或混合钾成分(KHCO₃、K₂CO₃、KCl)对甲醛超临界水降解气体产物的影响。结果表明,KHCO₃、K₂CO₃、KCl、混合钾均降低了气体产物中CO的体积分数,提高了CO₂的体积分数,但KCl的影响程度弱于其他三种钾成分。此外,由于不同钾成分均不利于气体产物中CO和H₂体积分数的提高,从而使得气体产物的热值降低。KHCO₃、K₂CO₃、KCl、混合钾均降低了H₂、CO、CO₂的产率以及气化率,其对H₂产率以及气化率的抑制程度从大到小依次为:混合钾、KHCO₃、K₂CO₃、KCl,且提高反应温度、延长反应停留时间时抑制气体生成的作用相对越明显。而当反应压力改变时,钾成分对H₂产率及气化率的影响程度变化较小。较高反应温度、较高反应压力、较长停留时间时,混合钾中各成分出现协同作用,明显抑制了气体产物的生成。     

O-乙酰基-吡喃木糖热解反应机理的理论研究

为了从微观上理解半纤维素热解过程及其主要产物的形成演变机理,采用密度泛函理论方法B3LYP/6-31G++(d,p),对O-乙酰基-吡喃木糖的热解反应机理进行了量子化学理论研究。在热解过程中,O-乙酰基-吡喃木糖中的O-乙酰基首先脱出,形成乙酸和中间体IM₁,该步反应能垒为269.4 kJ/mol。IM₁进一步发生开环反应形成IM₂,开环反应能垒较低,为181.8 kJ/mol。对中间体IM₂设计了四种可能的热解反应途径,对各种反应的反应物、产物、中间体和过渡态的结构进行了能量梯度全优化,计算了各热解反应途径的热力学和动力学参数。计算结果表明,反应路径(4)和反应路径(2)是O-乙酰基-吡喃木糖热解的主要反应通道,乙酸、乙醛、乙醇醛、丙酮、CO、CO₂、CH₄等小分子产物是热解的主要产物。这与相关实验结果分析是一致的。     

逐级酸处理对锡盟褐煤的结构及热解特性的影响：气相产物的生成

为了考察逐级酸处理对锡盟褐煤热解过程中气相产物生成的影响,对锡盟褐煤进行了HF-HNO₃-HCl逐级处理,原煤和酸处理煤样采用固定床热解-气相色谱法在线分析气相产物释放行为和变化的研究。结果表明,逐级酸处理过程对锡盟褐煤热解过程中含氢气体、含氧气体和含硫气体的释放有着明显的影响。不同气体的形成途径、形成阶段和温区不同,导致酸处理过程对其的影响有明显的差异。逐级酸处理的煤样,除因矿物质对煤热解气相产物的影响减弱外,HNO₃处理样还因其氧化作用引起了气相产物释放趋势的变化,使得含氢气体的释放量降低、含氧气体释放量增加;降低了H₂S的累积释放转化率而促进COS的释放。     

Optimizing Dilute-Acid Pretreatment of Rapeseed Straw for Extraction of Hemicellulose

Biological conversion of biomass into fuels and chemicals requires hydrolysis of the polysaccharide fraction into monomeric sugars prior to fermentation. Hydrolysis can be performed enzymatically or with mineral acids. In this study, dilute sulfuric acid was used as a catalyst for the pretreatment of rapeseed straw. The purpose of this study is to optimize the pretreatment process in a 15-mL bomb tube reactor and investigate the effects of the acid concentration, temperature, and reaction time. These parameters influence hemicellulose removal and production of sugars (xylose, glucose, and arabinose) in the hydrolyzate as well as the formation of by-products (furfural, 5-hydroxymethylfurfural, and acetic acid). Statistical analysis was based on a model composition corresponding to a 3³ orthogonal factorial design and employed the response surface methodology to optimize the pretreatment conditions, aiming to attain maximum xylan, mannan, and galactan (XMG) extraction from hemicellulose of rapeseed straw. The obtained optimum conditions were: H₂SO₄ concentration of 1.76% and temperature of 152.6 °C with a reaction time of 21 min. Under these optimal conditions, 85.5% of the total sugar was recovered after acid hydrolysis (78.9% XMG and 6.6% glucan). The hydrolyzate contained 1.60 g/L glucose, 0.61 g/L arabinose, 10.49 g/L xylose, mannose, and galactose, 0.39 g/L cellobiose, 0.94 g/L fructose, 0.02 g/L 1,6-anhydro-glucose, 1.17 g/L formic acid, 2.94 g/L acetic acid, 0.04 g/L levulinic acid, 0.04 g/L 5-hydroxymethylfurfural, and 0.98 g/L furfural.     

纤维素热解形成左旋葡聚糖机理的理论研究

采用密度泛函理论UB3LYP/6-31G(d)方法,对模型化合物纤维二糖热解反应机理进行了量子化学理论计算研究。设计了三种可能的热解反应途径,对各种反应的反应物、产物、中间体和过渡态的结构进行了能量梯度全优化,计算了不同温度下热解反应的标准热力学和动力学参数。计算结果表明,糖苷键均裂而形成两个自由基中间体IM₁a和IM₁b,吸收热量为321.26kJ/mol,中间体IM₁a经过渡态TS₁a进一步形成左旋葡聚糖P₁,反应势垒为202.72kJ/mol;与分步反应相比,纤维二糖经过渡态TS₂协同反应直接形成左旋葡聚糖P₁和吡喃葡萄糖P₂的反应势垒低于分步反应的总势垒,其反应势垒为377.54kJ/mol;H⁺的加入有利于糖苷键的断裂,断裂形成的中间体IM₃很难进一步反应形成左旋葡聚糖。     

Modeling of the hydrolysis of sugar cane bagasse with hydrochloric acid

Sugar cane bagasse was hydrolyzed under different concentrations of hydrochloric acid (2–6%), reaction times (0–300 min), and temperatures (100–128°C). Sugars obtained (xylose, glucose, arabinose, and glucose) and deg-radation products (furfural and acetic acid) were determined. Based on the Saeman model and the two-fraction model, kinetic parameters for predicting these compounds in the hydrolysates were developed. The influence of temperature was studied using the Arrhenius equation. The optimal conditions selected were 128°C, 2% HCl, and 51.1 min. Using these conditions, 22.6g xylose/L, 3.31 garabinose/L, 3.77 g glucose/L, 3.59 g acetic acid/L, and 1.54 g furfural/L were obtained.     

Kinetic Study of Empty Fruit Bunch Using Hot Liquid Water and Dilute Acid

Empty fruit bunch (EFB), a residual product of the palm plantation, is an attractive biomass for biorefinery. As xylan is susceptible to high temperature pretreatment, it is important to setup a proper pretreatment condition to maximize the sugar recovery from EFB. Kinetic parameters of mathematical models were obtained in order to predict the concentration of xylose, glucose, furfural, and acetic acid in the hydrolysate and to find production conditions of xylose. We investigated the kinetics of hot liquid water and dilute sulfuric acid hydrolysis over a 40-min period using a self-designed setup by measuring the concentrations of released sugars (xylose, glucose) and degradation products (acetic acid and furfural). The reaction was performed within the range 160～180 °C, under reaction conditions of various concentration of sulfuric acid (0.1～0.2%) and 1:7 solid-liquid ratio in a batch reactor. The kinetic constants can be expressed by the Arrhenius equation with the activation energy for the hydrolysis of sugar and decomposition of sugar. The activation energy of xylose was determined to be 136.2187 kJ mol(-1).     

Modeling of Reaction Mechanism for the Selective Oxidation of Propylene to Acetone over V2O5/TiO2 Catalysts

Titania supported vanadia catalyst exhibits the high activity for the selective oxidation of propylene to acetone. The rate for the formation of acetone at 463 K was determined to be 98 μmol g^-1 min^-1, corresponding to the TOF of 2×l0^-3 s^-1. Kinetic results show that the reaction exhibits the first order to propylene, zeroth order to oxygen and 0.5th order to water at 383-433 K. XRD, UV-visible spectra and oxygen chemisorption reveal that the highly dispersed polyvanadates are the main vanadium species on titania. FT-IR and microcalorimetric studies for NH₃ adsorption indicate that the polyvanadates on the surface of V₂O₅/TiO₂ catalyst produced the Brönsted acid sites with the initial heat of 104 kJ/mol. The initial heats for adsorption of propylene, water, isopropanol, acetone and oxygen on V₂O₅/TiO₂ catalyst are 104,88,53,106,and 416 kJ/mol,respectively.     

木质素模化物紫丁香酚热解机理的量子化学研究

采用密度泛函理论方法B3LYP/6-31G++(d,p),对木质素模化物紫丁香酚的热解反应机理进行了量子化学理论研究。提出了三种可能的热解反应途径,对各种反应的反应物、产物、中间体和过渡态的结构进行了能量梯度全优化。计算了各热解反应途径的标准动力学参数,分析了各种主要热解产物的形成演化机理。键离解能计算结果表明,紫丁香酚中CH₃-O键的键离解能最小,各种键离解能的大小顺序为CH₃-O < O-H < CH₃O-C_aromatic < CH₂-H < HO-C_aromatic < C_aromatic-H。在反应路径(1)中,主要热解产物是3-甲氧基邻苯二酚,其形成反应的总能垒为366.6 kJ/mol;在反应路径(2)中主要热解产物是2-甲氧基-6-甲基苯酚,其形成反应的总能垒为474.8 kJ/mol;在反应路径(3)中形成邻甲氧基苯酚的总能垒很低,为21.4 kJ/mol,这表明,在连接甲氧基的碳原子上加氢后能够有效地降低木质素芳环模化物紫丁香酚去甲氧基反应的反应能垒。     

碱木质素超/亚临界乙醇体系解聚机理研究

采用微型高温高压反应釜,在超/亚临界乙醇体系,进行麦草碱木质素的解聚实验,通过扫描电子显微镜(SEM)、气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)及红外光谱仪(FT-IR)对解聚产物进行分析,探讨大分子结构的解聚机理。结果表明,碱木质素在乙醇临界点条件(240℃,7.2 MPa)解聚获得最低残焦得率,数值为16.5%。碱木质素在亚临界乙醇体系解聚过程,碱木质素熔融形成直径1.0-2.0μm的微球分散于乙醇中,结构单体间少量醚键和苯环侧链Cα均裂断裂,形成酚类、酯类、酮类和酸类产物;碱木质素在超临界乙醇体系解聚过程,熔融微球直径明显缩小,解聚时发生大量结构单体间醚键、苯环侧链Cα断裂及酯类产物的二次分解反应,解聚产物中酯类产物含量(11.94%)降低,酚类产物得率(52.14%)提高。     

Cobalt Determination by Means of Flow Injection On-line Sorbent Preconcentration-Flame Atomic Absorption Spectrometry with 1-Nitroso-2-naphthol as a Complexing Reagent

The suitability of 1-nitroso-2-naphthol(NN) as a complexing agent for on-line preconcentration of cobalt eluted on the C_(18) microcolumn by means of the FI-FAAS system was tested. Various parameters affecting the complex formation and its elution were optimized. A 2.3×10~(-3) mol/L reagent solution and the aqueous sample solution acidified with 0.1％ (volume fraction) nitric acid were on-line mixed (6.4 mL/min) on a reaction coil set at (65±1)℃ and flowed through the microcolumn for 30 s. The pH of the mixed solution was adjusted to 3—4 with HNO_3(1 mol/L) or NaOH(1 mol/L). The adsorbed complexes in the microcolumn were eluted into the nebulizer of FAAS in 10 s with ethanol acidified with 1％ HNO_3(3.0 mL/min). A good precision(1.6％ for 100μg/L Co(Ⅱ), n=10), a high enrichment factor 17.2, with detection limit (3σ) 3.2μg/L, and sample throughput (90 h~(-1)) were obtained. The method was applied to the certified reference materials(CRMs), NBS-362 and NBS-364, for the determination of cobalt and the results were in good agreement with the certified values.