基于TG-FTIR的圆柏心、边材热解研究

生物质热解是实现生物质废弃物有效处理及生物质材料高效利用的重要途径之一,因此对生物质热解过程及其机理进行研究具有极大的现实意义。木材作为一种来源广泛的可再生材料也是众多生物质热解原料中的一种,由于组成成分等多方面的差别,不同树种的热解特性具有明显差异。然而,同一种木材的心材与边材由于在组织构造、化学组成及其含量等方面有着明显不同,因此在热解特性和产物方面也存在一定的差异,该工作即对此进行深入研究。试验以心、边材区分明显的常见园林绿化物圆柏为试验材料,通过TG-FTIR联用技术分别得到其心、边材热解过程中的热重曲线和挥发分的红外光谱谱图并对其进行分析。结果表明,纤维素、半纤维素、木质素和抽提物含量对心、边材热解特性影响显著。由于圆柏心材半纤维素、木质素含量较高,在热解前期和热解后期具有比边材更大的失重率,而较高的抽提物含量则在一定程度上增加了其在反应中期的失重率,减小了该范围内心、边材失重率的差异;边材纤维素含量较高,因此其在300~380 ℃,失重明显,在DTG曲线中的最大失重速率也较高。在红外图谱中,心、边材热解所产生的挥发分种类几乎相同,但在数量上有差异,当热解达到最大失重速率时,所产生的挥发分明显增加,且整个过程中边材产生的有机酸类化合物更多,而心材相对产生更多的水和CO₂。     

基于TG-FTIR的杨木热解过程中脲醛树脂影响机理的模型物研究

热解是废弃人造板高效回收利用的方式,人造板中所含胶黏剂是其不同于生物质的主要特征。为了有效环保地利用热解技术处理废弃人造板,解明人造板热解过程中其所含脲醛树脂胶黏剂(UF)对木材热解特性的影响,深入探索UF对人造板中木材各组分的作用机制,以杨木及木材的三种主要组分(纤维素、半纤维素、木素)为研究对象,创新性地依据杨木的化学组成,以纤维素、木聚糖和木素配制成模型物,并加入UF模拟人造板的构成。利用热重红外光谱联用(TG-FTIR)分析法,对比分析了加入UF前后模型物以及杨木各主要组分的热失重特性及气相演变规律。热重及红外结果表明,UF促进了纤维素热解过程中水和羧酸类物质的生成。UF与木素结合生成热不稳定的含氮结构,释放大量氨气,并且在200～300 ℃区间内参与了木素的热解并直接影响木素热解产物的生成。由此推测,在人造板热解过程中,木材三种主要组分中与UF作用的主要成分是木素。     

金属盐对生物质热解特性影响试验研究

基于深入了解生物质热解行为的目的,在自行研制的热解机理试验台上系统研究了金属盐对生物质热解的影响规律。试验结果表明,钾离子对生物油中的一些大分子量组分发生重聚反应生成焦炭和小分子气体产物具有强烈的催化作用,从而降低了热解生物油产量而得到更多的焦炭和气体产物。相比钾离子而言,钙离子对焦炭生成的促进作用更为强烈;镁离子对白松热解的影响远没有钾离子和钙离子明显。     

基于热重红外联用分析的生物质热裂解机理研究

利用热重红外联用技术在线分析研究了白松在不同升温速率下的热裂解行为,结果表明木材的热裂解可归结于纤维素、半纤维素和木质素三种主要组分的热裂解。白松的热裂解产物主要有酸类、醇类、醛类、酮类、酯类、水分和小分子气体等。在线红外分析结果表明白松热裂解过程中先析出游离水,随后发生解聚和脱水反应,主要的苷键和碳碳键断开形成各种烃类、醇类、醛类和酸类等物质,随后,这些大分子物质又二次降解为一氧化碳为主的气体产物。     

利用TG-FTIR联用技术对Kevlar纤维的热解过程的分析

现代工业应用与技术领域要求材料具有良好的机械性质与热学性质,Kevlar纤维做为近年来材料领域研究的热点纤维材料,具有高强度、耐高温等良好的性能。纤维材料的性质依赖于自身的结构和组成,热分解过程对于研究材料的结构和热学性质有着十分重要的意义。热红联用技术做为一种新型的联用技术,既能定量又能定性地进行分析,在研究材料的热分解过程中具有明显的优势。由于Kevlar纤维的热分解过程在文献中少有报道,本文首次利用TG-FTIR联用技术对Kevlar纤维在室温到800 ℃的热解过程进行分析,得到了Kevlar纤维热解过程的详细步骤及各个步骤的反应产物。结果表明,Kevlar纤维的热解经历了3个阶段,分别为100～240,240～420,420～800 ℃。在500 ℃之前Kevlar纤维失重很缓慢,第三个阶段是纤维的主要失重阶段,最终固体的残留质量为56.21%。红外光谱数据表明,Kevlar纤维热解过程先释放出游离水,随后发生脱水反应和解聚反应,使纤维分子链断裂。最后纤维碎片进一步反应生成小分子气体,水、氨气、一氧化碳、二氧化碳为主要产物。其中水的析出量逐渐增大;氨气的析出量保持基本一致;一氧化碳仅在515～630 ℃产生,随后即氧化生成二氧化碳;二氧化碳的析出量经历了一个由于一氧化碳转化而产生的增长后,又下降到一定值保持稳定。     

聚偏氯乙烯热解动力学研究

聚偏氯乙烯的热不稳定性被用作制备含碳材料的前驱体。本工作利用红外光谱在线检测功能，原位测定了聚偏氯乙烯热分解动力学过程的红外谱图，分析并计算了聚偏氯乙烯分子链中C-H和C-C1键断裂的反应活化能，得到了聚偏氯乙烯分解过程的动力学特性。     

聚偏二氯乙烯热解过程的原位红外光谱

聚偏二氯乙烯是一种热不稳定性的高分子材料，可作为制备含碳材料的前驱体。以红外光谱在线检测功能实现了聚偏二氯乙烯热分解过程的原位分析，通过谱图分析了聚偏二氯乙烯分解过程的机理和温度效应。     

生物质快速热裂解制取生物油试验研究

本文在快速热解试验装置中对片状的白松样品进行制取生物油的试验研究.考察了运行参数对热解产物分布的影响,重点研究了各个参数对热解气体和生物油组分的影响规律.结果表明,气体产物中主要以CO、CO2、H2和CH4为主,CO、H2和CH4的浓度随着温度升高而上升.生物油主要含有有机酸类、苯酚类和糖类等化合物.在同一载气流量下,随着辐射源温度的增加,大分子产物的产量逐渐减少,小分子产物的产量有所增加.在同一辐射源温度下,随着载气流量的减小,小分子产物的产量呈增加趋势.     

基于TGA-FTIR研究生物质热解过程中氮化物的生成

基于TGA-FTIR联用技术,考察了升温速率对生物质中氮热解转化成NH3和HCN的影响.结果表明,热解的升温速率影响生物质中氮转化的速率和转化的量,升温速率提高,NH3和HCN的生成量减小,NH3和HCN的起始释放温度及达到最大析出值的温度提高.慢速升温热解,HCN的析出与NH3的析出规律相似,但HCN的析出量明显小于NH3的析出量,生物质中氮主要以NH3的形式析出.     

金属羰基化合物[CpFe(CO)_2]_2与金属氧化物表面作用的傅里叶变换漫反射和光声红外光谱研究

用漫反射红外光谱和光声红外光谱法研究了金属羰基化合物［ＣｐＦｅ（ＣＯ）２］２Ｃｐ＝η５—Ｃ５Ｈ５与酸性、中性和碱性Ａｌ２Ｏ３及ＴｉＯ２的相互作用。结果表明，在Ａｌ２Ｏ３表面生成的衍生物种类及浓度与Ａｌ２Ｏ３的酸碱度明显相关。在酸性Ａｌ２Ｏ３表面，主要存在衍生物［ＣｐＦｅ（ＣＯ）２Ｆｅ—Ｈ—Ｆｅ（ＣＯ）２Ｃｐ］＋及少量的ＣｐＦｅ（ＣＯ）２（—Ｏ—）；在中性Ａｌ２Ｏ３表面存在ＣｐＦｅ（ＣＯ）２（—Ｏ—）及较少的［ＣｐＦｅ（ＣＯ）］４；而在碱性Ａｌ２Ｏ３表面主要衍生物为［ＣｐＦｅ（ＣＯ）］４及少量ＣｐＦｅ（ＣＯ）２（—Ｏ—）。衍生物的相对浓度以酸性Ａｌ２Ｏ３表面最高，碱性Ａｌ２Ｏ３表面最低。在ＴｉＯ２表面，［ＣｐＦｅ（ＣＯ）２］２结构基本未变，在空气中比较稳定，没有观察到衍生物的生成。测定了［ＣｐＦｅ（ＣＯ）２］２及其在ＴｉＯ２表面近红外漫反射光谱，指认了大部分观察到的光谱为羰基振动的合频和倍频，并尝试指认了少数光谱为高级（三级）倍频和多元组频（合频）。     

FTIR结合热重(差热)技术对红壤地区大豆铝毒害的鉴定

采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR), 结合热重和差热分析对不同铝浓度下的大豆根系进行了研究。结果表明, 在60和90 mg·L-1的铝液处理下,大豆根系的铝含量较高,达到显著铝毒害水平。在相同的波数范围内,不同铝浓度下其红外谱图的性状、波数及吸收峰的数目有所不同,3 300, 2 930, 1 542和721 cm-1下的吸收峰可作为鉴定大豆铝毒害的特征峰。3 300和2 930 cm-1特征峰在高浓度(60和90 mg·L-1)的铝毒害下明显高于其他浓度特征峰,1 542 cm-1的酰胺Ⅱ带特征峰在90 mg·L-1下没有显现, 721 cm-1吸收峰带却在Al 60和90 mg·L-1浓度下有表现。不同铝浓度下的热重(TG)和差热(DT)曲线在400～500 ℃温度范围内差别最大,TG曲线在大于30 mg·L-1的铝处理下与空白相比的质量损失减少,表明铝处理可能使根系木质化加重,产生难以燃烧的物质;DT曲线在60和90 mg·L-1的铝处理下出现双峰,可作为大豆铝毒害的鉴定标志之一。由此,FTIR结合热重(差热)技术可以用来鉴定红壤地区大豆的铝毒害。     

吉林桦甸油页岩及热解产物的红外光谱分析

热化学转化是油页岩综合利用的关键技术.用石英管反应器在500℃下热解吉林桦甸三个矿区(大城子四层、公合四层、公朗头十一层)的油页岩,分别得到其热解半焦和页岩油,并在600和700℃热解大城子四层油页岩,以考察热解产物与热解温度的关系.用红外光谱考察了原料及热解产物.结果表明,页岩油与油页岩有机质所含官能团相似,主要都以...     

氮掺杂碳载钴催化剂制备及其TG-FTIR和XRD光谱分析

以三聚氰胺甲醛树脂预聚体为氮源、碳源,以乙酸钴为金属前驱体,制备氮掺杂碳载钴氧还原电催化剂。利用傅里叶变换红外光谱与热重联用(thermogravimetry-fourier transform infrared spectroscopy,TG-FTIR)、X射线衍射光谱分析(X-ray diffraction spectra,XRD)等研究了催化剂的制备过程和结构,采用旋转圆盘电极测试(rotating disc electrode,RDE)考察了制备过程中不同炭化温度对催化剂氧还原催化活性的影响。结果显示,在惰性气氛中,随炭化温度升高,样品中部分有机基团以CO,CO2,HCHO,NH3,NO2等形态随保护气流失,催化剂结构出现明显变化,形成典型的面心立方结构。旋转圆盘电极测试结果表明,所制备的催化剂都具有较好的电催化活性,氮掺杂碳载钴催化剂的氧还原起始电位在0.5V(vs.SCE)左右,炭化温度为700℃时制备的催化剂具有最高电催化氧还原活性。     

LC—GC／FTIR联用方法的研究

建立了一种ＬＣ－ＧＣ／ＦＴＩＲ联用方法。由于在联用系统中采用了峰容量大，分离效率高的ＬＣ－ＧＣ二维色谱技术，本法可明显提高ＧＣ／ＦＴＩＲ对复杂有机混合物中微量组分的检测能力。实验证明ＬＣ／ＧＣ／ＦＴＩＲ联用方法是复杂有机混合物分析的又一有效手段。     

不同类型的金属硫蛋白的振动光谱的观测

作者对金属硫蛋白 ( MT)进行了分离 ,得到了单一的 MT- 和 MT- 组份 ,并用傅立叶变换拉曼和傅立叶变换红外光谱测定了它们的二级结构。对两者的谱图加以分析 ,发现MT- 和 MT- 的振动光谱在酰胺 带和酰胺 带范围内有较明显的区别 ,而它们在金属簇结构范围内的振动无明显差异     

异多核金属三键(W≡C)有机化合物的红外和拉曼光谱研究

五种 (Ⅰ ,Ⅱ ,Ⅲ ,Ⅳ ,Ⅴ )异多核金属钨三键W≡C金属有机化合物的红外和拉曼光谱研究表明 ,由于N和P原子为强的σ 给予体和弱的π 接受体 ,在金属原子上分别引入含N或P的功能基团 (TMEDA或DPPE)将降低金属三键 (W≡C)的键强度 ,W≡C伸缩振动νW≡C 波数下降。化合物Ⅲ的压力调制红外和拉曼光谱显示 ,在 2 0kbar压力附近存在一压力诱导相变。低压相区高的压力灵敏度dv/dp(0 75cm-1·kbar-1)和高压相区很低的压力灵敏度 (0 0 8cm-1·kbar-1)指出 ,对W≡C键存在两种压力效应 ,一种是正常的 ,W≡C键强度随压力增加而增强 ,伸缩振动 νW≡C 波数增加 ;另一种是随着压力增加 ,从W到COπ 轨道反馈增加 ,导致W≡C键强度减弱 ,伸缩振动νW≡C 波数下降。     

O_2/CO_2气氛下焦炭氮转化的实验研究

利用热重-傅里叶红外联用(TG-FTIR)的方法对O2/CO2和O2/Ar气氛下大同煤焦燃烧过程中焦炭氮的转化进行了实验研究.结果表明,两种气氛下煤焦燃烧过程中焦炭氮会转化为HCN、HNCO、N2O等.与O2/Ar气氛下的实验结果相比,O2/CO2气氛下焦炭氮的转化时间延长,含氮气体产物的质量分数也存在差异.热解制焦温...     

多金属氧酸盐的红外光谱

系统地综述了多金属氧酸盐的红外光谱。重点论述了近年来新合成的多金属氧酸盐的红外光谱特征,发现多金属氧酸盐红外光谱的最佳特征区在1 100～400 cm-1左右,产生的吸收是由金属—氧的伸缩振动所致。分别对Keggin,Dawson,Waugh,Anderson几种典型结构的多金属氧酸盐的特征峰及不同的反荷离子引起振动峰不同程度的红移或蓝移进行了归纳和总结;阐述了掺杂不同杂原子后由于分子结构对称性降低,使振动峰发生分裂。红外光谱作为一种常用的分析手段,可以鉴别多阴离子及用于结构分析。     

TG-FTIR法研究低变质煤共热解过程气体的析出规律

采用热重-红外联用技术（TG-FTIR）对比研究了陕北低变质粉煤（SJC）与重油（HS）、焦煤（JM）、液化残渣（DCLR）共热解过程中气相产物的析出特性。研究表明,随热解温度升高,SJC与HS,JM,DCLR的共热解过程均可分为三个阶段。第一阶段表现为原料表面吸附物的释放,第二阶段发生解聚和分解反应,随温度继续升高,第三阶段形成更为稳定的半焦。在热解第二阶段中均存在煤与添加剂之间的协同效应,SJC作为主要的供氢体,热解产生的氢自由基与HS,JM,DCLR热解产生的小分子自由基碎片之间发生相互作用生成焦油和煤气。SJC和SJC+DCLR在450 ℃附近的温度区间内热解反应进行的更加充分,大部分N元素转移到了焦油组分中。热解过程气相产物中H₂O和酚类物质、含N杂环物质及CO的析出伴随着热解的整个温度区间,SJC+JM和SJC+HS热解过程含N物质的转移主要集中在400~650 ℃区间,CH₄和脂肪烃类物质的析出最高峰出现在450 ℃附近,而SJC+DCLR和SJC则出现在550 ℃。JM,HS及DCLR的添加可促使焦油中芳香族化合物的析出,SJC+JM与SJC+HS热解过程芳香族物质大量析出的温度区间在400~550 ℃。该研究结果为低变质粉煤的清洁转化与提质分级新技术的研究开发提供理论依据,对低变质煤的增值利用具有重要的意义。     

城市固体废物(MSW)热解特性及其动力学研究

利用热重-差热分析仪对城市固体废物（MSW）中厨余物、废纸、废塑料、废木料和废织物等典型有机组份进行了热分析研究。试验载气为高纯氮气．加热速率为10K／min．终温为773K。通过对热重（TG）、差热（DTA）和微分热重（DTG）曲线的深入分析,得出了MSW中几种典型有机组份的热解反应动力学参数,并提出了相应的热解机理。