不同速率热解焦低温氧化增重现象及反应动力学

利用固定床热解反应装置和美国CDS-2500快速热解仪对胜利褐煤裂解,制得不同速率热解焦。借助热重分析技术,采用Achar微分法计算热解焦低温氧化增重特性及反应活化能。实验结果表明,快速热解焦的氧化增重量高于慢速热解焦。一级化学反应动力学模型可以很好地描述胜利褐煤焦的氧化增重反应,快速热解焦的氧化活化能较慢速焦低,快速焦更易发生低温氧化反应。     

射流冷却下过氧化二叔丁基瞬时热解反应的研究

采用射流冷却和高温瞬时热解技术研究了过氧化二叔丁基(DTBP)热解产物的质量分布和飞行时间谱。DTBP解离率与热解温度的关系表明,1300K时DTBP全部解离。以Ar为载气时,DTBP热解产物CH₃COCH₃的飞行时间谱上出现双峰,而以He或N₂为载气时只出现单峰,表明在射流冷却下可能有部分CH₃COCH₃分子与Ar生成了范德华分子CH₃COCH₃·Arn·此外,还讨论了射流冷却下DTBP瞬时热解的机理。     

杉木热解及燃烧特性热天平模拟试验研究

对南方森林主要树种－杉木的变工况热解行为进行了热重分析（TG）和差热分析(DTG)研究。将试样分别加热到200 ℃、300 ℃、400 ℃和500 ℃做空气变氮气、氮气变空气热天平试验,模拟实际火场由于火势发展产生的局部缺氧状态及由缺氧状态转变为富氧的状态;在空气气氛下将试样分别加热到250 ℃、300 ℃、350 ℃、400 ℃和450 ℃,然后冷却到50 ℃再继续加热直到700 ℃,模拟火场中可燃物不完全燃烧后的回燃情况。通过试验结果分析,深入研究了环境气氛变化对试样热解的影响。给出了杉木热解的两阶段一级反应模型,通过模型计算得出在233.3 ℃～369.9 ℃、369.9 ℃～490.8 ℃热解二阶段的活化能分别为77.85 kJ·mol－1、138.18 kJ·mo－1,频率因子分别为1.95×106、 4.84×109。     

不同煤阶热解半焦的FT-Raman光谱研究

在热天平上采用慢速升温制备了褐煤、高挥发分烟煤和低挥发分烟煤的半焦。采用FT-Raman光谱对半焦进行了分析。半焦800cm^-1至1800cm^-1的Raman光谱可分解为10个谱带,以表征高度无序炭材料中的典型结构。光谱和谱带的强度比都可用来描述半焦的结构特征。在600℃低温热解时,三种煤半焦的结构差异明显。随热解温度升至800℃或900℃,这种差别消失。褐煤中可交换的钠离子影响热解过程中的成焦反应。     

硅酸盐单基质白光LED荧光体的制备和光谱性质

用喷雾热解溶胶凝胶方法制备了平均粒径为4.45μm大小的同一基质Ba₃MgSi₂O₈:Eu²⁺,Mn²⁺三色发射合成白光的LED荧光体,研究了掺杂铝离子对荧光体的微结构和发射光谱的影响。实验发现,在375nm的激发下,红绿蓝(RGB)三种颜色峰的位置分别是608,500,437nm。微量Al离子的掺入会使荧光粉蓝光和绿光的相对强度发生明显变化,而红光的强度基本不变。因此,荧光体的色坐标位置可以通过掺入不同数量的铝离子来调控。从微结构机制上讨论了铝离子对基质离子的配位、格位和能量状况、发射光谱影响的内在规律。该稀土硅酸盐基质表现出的RGB三色发射特征,可成为重要的新型白光荧光体材料。     

瞬时加热法制备橡胶活性炭及其性能

以废旧轮胎炼油过程中产生的轮胎热解渣为原料制备炭吸附材料，采用瞬时加热法和KOH活化法制备活性炭。首先利用正交实验对材料制备最佳条件进行了探讨，所制备材料通过了氮气吸附等温曲线、SEM、FT-IR以及重金属Zn、Cu、Cr、Cd含量进行了表征，同时测试了材料去除水中亚甲基蓝的能力，通过包括平衡、动力学方面的研究，解释了材料对亚甲基蓝的吸附机理。结果显示，经过处理后轮胎橡胶热解渣对氮气的吸附等温曲线趋向Ⅳ型，中微孔孔隙增加，比表面积为149.21 m²·g^-1,比表面积增加2倍以上，重金属Cu、Cr、Cd浸出含量较低。吸附过程符合一级动力学方程和Langmuir模型，对亚甲基蓝的吸附随初始浓度的增加而吸附容量也不断增加，最大可达98.81 mg·g^-1,吸附过程呈现单分子层物理吸附趋势。该结果为废旧轮胎热解渣的资源化处理提供了新的思路。     

纤维素与草酸的慢速和快速共热解反应特性研究

本研究利用热重-傅里叶变换红外光谱和卧式固定床热解反应装置，探究了纤维素与草酸的慢速和快速共热解反应特性。慢速共热解的失重曲线包括草酸分解和纤维素分解两个阶段，由于草酸与纤维素分解不同步，草酸主要通过其分解形成的挥发分影响纤维素的分解，且影响并不明显。而在快速共热解中，草酸与纤维素同步热解，原料及挥发分之间有着充分的交互反应，因此，草酸对纤维素的三相热解产物具有显著影响。相比于纤维素单独快速热解，快速共热解形成的生物油中左旋葡聚糖、左旋葡萄糖酮含量减少，1,4∶3,6-二脱水-α-D-吡喃葡萄糖含量显著提高；热解气中CO减少，CO₂增多；此外，纤维素分解更为彻底，热解炭具有更高的芳香化程度。     

基于ReaxFF反应分子动力学模拟的正十二烷醇的热裂解特性研究

醇类添加剂是提高碳氢燃料再生冷却效率的有效途径之一。特别是多碳醇由于自身高热值成为了潜在的主动冷却介质，而其裂解机理尚未完善。本研究基于反应分子动力学模拟的方法，分别探究了正十二烷、正十二烷醇的热解过程，从分子尺度揭示其反应动力学微观机理，并分析温度等敏感因素对反应速率、产物分布的影响。结果表明，温度的提高会极大地提升热解的反应速率，并且反应物倾向于分解成分子量更小的气体产物。相比于正十二烷，正十二烷醇的起始裂解温度以及活化能更低，其展现了作为主动冷却介质的潜力。     

火焰喷雾热解合成ZrO2纳米颗粒的大涡–群平衡Monte Carlo(LES-PBMC)模拟

本文基于OpenFoam平台开发的非线性大涡模拟–部分搅拌反应器(NLES-PaSR)模型，对FSP湍流喷雾燃烧火焰进行LES模拟，并首次发展了高效的多维群平衡蒙特卡洛(PBMC)方法，对FSP过程中ZrO2纳米颗粒的时空演化过程进行描述。结果表明，FSP是一个剧烈的强湍流燃烧过程，在周围稳燃火焰的影响下，其火焰温度具有两个峰值，且三种动力学事件的发生速率均在第一个温度峰值(HAB=0.012 m)达到最大。随着颗粒在火焰中的迁移及停留时间的增加，颗粒粒径逐渐增大。三种动力学事件之间的相互竞争关系以及颗粒在流场中的迁移行为，共同影响着火焰中颗粒尺寸、形态的演变。     

螺环磷酰咪唑阻燃棉织物的热解挥发物分析及热解机理推测

在研究螺环磷酰咪唑(Fr)对棉织物的阻燃性能、力学性能和火行为的影响基础上，采用同步热分析红外(TG-IR)对螺环磷酰咪唑阻燃棉织物(Fr-cotton)的热解挥发物成分进行了研究。结果发现，螺环磷酰咪唑酯(Fr)是一种良好的棉织物阻燃剂，减少棉织物热解挥发物的生成量，使棉织物的极限氧指数(LOI)值从18.7%提高到36.6%,600℃时的残留从8.6%提高到28.5%。复配聚磷酸铵(APP)和氧化铈(CeO₂，标记为MO)之后，棉织物的热分解挥发物进一步减少，主要成分仅为水和CO₂/CO,LOI值进一步提高到43%,600℃时的残留量提高到42.6%。说明阻燃剂主要在凝固相起作用，增加了残留物的量，减少了挥发物的生成，改变了棉织物的热解途径。棉织物热解通过左旋葡聚糖和呋喃类物质分解生成小分子挥发物，阻燃剂则催化棉织物直接脱水炭化分解。这一结论可以为棉织物阻燃剂的选择提供理论支持。