1,2-丁二烯到1,3-丁二烯异构化反应速率常数的理论计算

采用从头算方法在6-31G基组上研究了1,2-丁二烯到1,3-丁二烯异构化反应的反应机理.采用MP2方法对反应的活化位垒进行了相关能的校准.计算结果表明:该反应是一个途经自由基中间体的分步过程;在MP2/6-31G//UHF/6-31G+ZPE基础上,对应于TS1和TS2的活化位垒分别为64.95×4.184kJ/mol和64.10×4.184kJ/mol.在统一统计理论的基础上,计算了该反应在温度为1100～1600K区间的热速率常数值,计算结果可很好地用Arrhenius公式表达为:k(T)=2.4×10~(13)exp(-62.8×4.184kJ/RT)s.理论的研究结果与实验很好地相吻合.     

单脉冲激波管中1,2-二氯乙烷的热裂解

在单脉冲激波管上,研究了1,2-二氯乙烷的热裂解.实验的激波条件为:温度区间1020 K＜T＜1190 K, 压力: P=0.12 MPa,实验时间τ=0.5 ms;实验气体为1,2-二氯乙烷稀释于Ar气中(3.95 mmol/L).以4-甲基-1-环己烯作为对比速率法实验的内标物,用4-甲基-1-环己烯开环反应的速率常数k=1015.3exp(-33400/T) s-1,以及从其产物的浓度推定出实验温度.经激波加热后的实验气体的终产物用气相色谱分析出主要成分为C2H3Cl,指示出主要反应通道为β消去反应.如把所有产物C2H3Cl都归于β消去反应,则可推定出表观之反应速率常数k1a=5.0×1013exp(-30000/T) s-1.对于由C-Cl键断键反应引发的链反应的可能影响做了分析研究.用了一种简便分析可推知在实验的温度范围内的低端(1020 K)链反应的影响可以忽略,而在其高端(1190 K)链反应将给出10%的终产物C2H3Cl的附加浓度,获得真实的β消去反应速率常数则必须把这部分予以扣除.经过这样的校正之后,最后得到CH2ClCH2Clβ消去反应速率常数为k1c=2.3×1013exp(-29200/T) s-1.     

吸热型碳氢燃料正癸烷热裂解机理、热沉及产物分布的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法在6-311G(d,p)基组水平上对正癸烷裂解过程中涉及的反应物、产物及过渡态进行了几何构型优化和振动频率计算,运用B3LYP/aug-cc-pVTZ方法计算单点能并构建势能剖面图。利用TheRate程序包及Eckart校正模型计算了各反应速率常数k。采用统计热力学原理求得不同温度下的热容C_p,m^θ及熵S_{298 K}^θ,并通过设计等键反应获得了各物种的标准生成焓△_fH_{298 K}^θ。用Chemkin II程序模拟预测了产物分布,理论计算了热沉值,并讨论了温度、压力对产物分布和热沉的影响。结果表明,C-C键断裂过程是反应的初始步骤,且抽氢反应较β键断裂反应更易进行。裂解起始温度为500 ℃,反应主要发生在600~700 ℃,其主要产物为氢气、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯和1,3-丁二烯,且产物分布随温度不同而变化。模拟计算获得正癸烷在温度600 ℃、压力2.5 MPa条件下的总热沉值为2.334 MJ/kg,对应的热裂解转化率为25.9%,该热沉值可以满足速率为5~6马赫数的飞行器的冷却要求。     

1-三氯锡烷基-2,3-丁二烯和2-三氯锡烷基-1,3-丁二烯与甲醛反应的B3LYP研究

用密度泛函方法在B3LYP/6-31G^**水平上研究了1-三氯锡烷基-2,3-丁二烯和2-三氯锡烷基-1,3-丁二烯与甲醛的反应.优化得到各驻点的几何构型,通过振动分析和内禀反应坐标对过渡态进行了确认,解析了反应路径.并用SCRF(PCM)方法在同一水平上对在CH₂Cl₂溶液中的两反应进行了研究.计算了两反应在气相和CH₂Cl₂溶液中的活化能垒、自由能和平衡常数.结果表明,反应具有很强的选择性,主要得到1-三氯锡烷基-2,3-丁二烯与甲醛反应的产物.该结果与实验事实一致.     

CH3SO3裂解反应的机理和热力学性质

在G3XMP2//B3LYP/6-311+G(3df,2p)水平上对CH₃SO₃裂解反应的机理进行了研究, 获得了6 条通道(10 条路径), 并构建了其势能剖面. 同时采用单分子反应理论计算了各个通道在温度200-3000 K区间的速率常数. 研究结果表明, 在计算温度范围内, CH₃SO₃裂解反应的主产物为P1(CH₃+SO₃), 产物P2(CH₃O+SO₂)和P3(HCHO+HOSO)仅在温度大于3000 K时对总产物有贡献, 而产物P4(CHSO₂+H₂O), P5(CH₂SO₃+H)和P6(CHSO₃+H₂)贡献相对较少. 将裂解反应总的速率常数拟合为k_total=1.40×10¹²T^0.15exp(7831.58/T). 此外, 根据统计热力学原理, 预测了所有物种的生成焓(D_fH^Θ_{298 K}, D_fH_{0 K}), 熵(S^Θ_{298 K})和热容(C_p, 298-2000 K), 计算的结果与实验值较接近.     

在线热裂解/气相色谱-质谱分析3-吡啶甲酸茴香酯的热裂解产物

采用在线热裂解/气相色谱-质谱(Py/GC-MS)联用技术对3-吡啶甲酸茴香酯进行热裂解分析。通过酰氯化和酯化反应合成了新型目标化合物3-吡啶甲酸茴香酯,其分子式为C14H14NO3。目标化合物的结构经核磁氢谱(1H NMR)、核磁碳谱(13C NMR)、红外光谱(IR)和高分辨质谱(HRMS)进行确证,并通过热重-微热重-差示扫描量热(TG-DTG-DSC)分析方法对目标化合物的热稳定性进行分析。在空气氛围中,将目标化合物分别于300,600,900℃下进行热裂解,并通过气相色谱-质谱法对其挥发性热裂解产物进行定性和半定量分析。研究显示:目标化合物共经历了两次失重过程。第一次失重在129.9~158.9℃之间,失重2.3%;第二次失重在158.9~274.9℃之间,失重达90.1%,230.1℃时失重率最大。热裂解共产生44种产物,包括具有香味特征的大茴香醛、对甲基苯酚、松油醇、D-香茅醇、大茴香醚和茴香醚等化合物。其中裂解温度对裂解产物的种类和相对含量具有明显影响。300℃时α-二去氢菖蒲烯的相对含量最高,600,900℃时,相对含量最高的分别是大茴香醛和对甲基苯酚。苯甲醛、茴香醚和大茴香醚的相对含量随着温度的升高呈先增加后降低趋势;而对甲基苯酚含量则随着温度的升高而增加。根据主要裂解产物及其相对含量的变化,对目标化合物的裂解机理进行了初步探讨。     

甲苯热裂解机理的AM1研究(Ⅱ)动力学分析

在（Ⅰ）报热力学的基础上,本文用Gaussian98程序包中AM1法UHF计算,对碳材料用碳前驱体甲苯热裂解机理进行了动力学研究,通过用QST2方法寻找过渡态并经过内禀反应坐标IRC验证。计算得到了甲苯5种热裂解路径的活化能;用过渡态理论,计算了得到了这些路径在298－1073K温度范围内的速率常数。动力学计算结果表明：甲苯在热解温度低于963K时的主反应路径为甲苯热裂解生成苄基自由基的反应;该主反应路径又是经过由反应物→中间体→产物而完成,速控步为反应物→中间体,速控步的活化能△E^O=E(TS1′）-E（R）=227.20kJ.mol^-1;当温度高于963K或1073K左右时,主反应路径转为苯环上脱甲基生成苯基和甲基自由基的路径。以上研究结果与实验结果相一致。     

1-己烯热裂解基元反应选择性分析

1-己烯在873～973 K温度区间热裂解转化反应经历自由基链式反应机理, 主要产物包括C₁~C₃烷烃、C₂~C₄烯烃、丁二烯、环戊烷、环戊烯、焦炭和氢气. 各种产物的生成涉及不同的基元反应途径, 并具有不同的基元反应或然率(Reaction path probability, RPP). 提高反应温度有利于反应物分子的热均裂(链引发)和焦炭生成反应. 随着反应温度从873 K提高到973 K, 标志链式反应特征的动力学链长(KCL)从5.86缩短为5.19.     

1-苯基3-甲基-吡唑啉酮-5电喷雾质谱裂解途径的研究

电喷雾质谱(ESI-MS)是近年来发展并完善起来的一种分析手段.作为一种新的软电离技术,其ESI源中化合物离子化行为不同于传统的电子轰击(EI)源,离子碎裂相对简单,但容易出现复杂的加合离子,同时其独有的CID-MSn技术可选择性地提供有用的碎片信息,研究这些碎裂和加合离子对有效确认化合物的准分子离子峰、研究化合物的结构和性质以及优化ESI条件有重要意义[1].     

裂解气相色谱-质谱法研究壬酸香草酰胺的热裂解

采用在线热裂解/气相色谱-质谱联用技术(Py/GC-MS)对壬酸香草酰胺(PAVA)的热裂解行为进行了研究,在氦气氛围中考察了不同裂解温度和裂解时间对PAVA裂解的影响,通过GC-MS对裂解产物进行定性和半定量分析。结果表明,随着裂解温度的升高,PAVA裂解率快速提高,裂解产物也进一步增多,当裂解温度达到700℃以上时,可裂解出壬酰胺、2-甲氧基-4-甲基苯酚、1-己烯、壬基腈、壬醛等14种产物。同一温度下随着裂解时间的延长,PAVA的裂解率逐步升高,裂解产物发生了进一步的裂解。根据热裂解产物及主要裂解产物的含量变化,初步推断了PAVA的裂解规律。     

Numerical Investigation on 1,3-Butadiene/Propyne Co-pyrolysis and Insight into Synergistic Effect on Aromatic Hydrocarbon Formation

A numerical investigation on the co-pyrolysis of 1,3-butadiene and propyne is performed to explore the synergistic effect between fuel components on aromatic hydrocarbon formation.A detailed kinetic model of 1,3-butadiene/propyne co-pyrolysis with the sub-mechanism of aromatic hydrocarbon formation is developed and validated on previous 1,3-butadiene and propyne pyrolysis experiments.The model is able to reproduce both the single component pyrolysis and the co-pyrolysis experiments,as well as the synergistic effect between 1,3-butadiene and propyne on the formation of a series of aromatic hydrocarbons.Based on the rate of production and sensitivity analyses,key reaction pathways in the fuel decomposition and aromatic hydrocarbon formation processes are revealed and insight into the synergistic effect on aromatic hydrocarbon formation is also achieved.The synergistic effect results from the interaction between 1,3-butadiene and propyne.The easily happened chain initiation in the 1,3-butadiene decomposition provides an abundant radical pool for propyne to undergo the H-atom abstraction and produce propargyl radical which plays key roles in the formation of aromatic hydrocarbons.Besides,the 1,3-butadiene/propyne co-pyrolysis includes high concentration levels of C3 and C4 precursors simultaneously,which stimulates the formation of key aromatic hydrocarbons such as toluene and naphthalene.     

一种胶粘剂的裂解GC-MS分析

目前胶粘剂广泛应用于木材加工、建筑、轻纺工业、交通运输、电工工业、机械工业、医疗卫生、日用生活、军事工业等各个领域,已成为不可缺少的重要材料之一,因此对各种胶粘剂的分析就显得十分重要。在胶粘剂的分析鉴定中红外光谱是一个十分重要的手段,但是一个多种聚合物组成的胶粘剂用红外光谱分析比较困难,需要做大量的样品分离工作。本文运用裂解GC-MS法无需复杂的分离过程,可对某种胶粘剂中各种组分进行了鉴定,得到了满意的结果。     

哒嗪裂解反应机理的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论(DFT)方法, 以哒嗪为煤的模型化合物, 在(U)B3LYP/6-31G(d,p)水平下计算了标题化合物的键布居数和键裂解能, 并对其热解机理进行了探讨. 在(U)B3LYP/6-311++G(d,p)水平下计算了热解过程中各物种的单点能, 并对总能量进行了校正. 结果表明, 标题物N-N键的布居数和裂解能均最小, 且各键裂解能随温度变化不大, 热解最终产物为HCN和乙炔, NH₃可能是HCN经过二次转换得到的. 采用过渡态理论计算了300~1900 K温度范围内热解的速率常数, 求得lnk与1/T的线性关系.     

丁二烯气相聚合的负载型稀土催化剂研究

合成了负载型稀土催化剂,并将其用于丁二烯气相聚合.研究表明,硅胶负载Nd(naph)₃-Al(i-Bu)₃-Al(i-Bu)₂Cl催化体系具有相当高的催化活性和立体定向性,其最佳组成:n(Al)/n(Nd)=40～60,n(Cl)/n(Nd)=3～7.添加适量单体丁二烯或异戊二烯,尤其是添加丁二烯,可成倍提高催化活性,随着聚合反应的进行,其速率在10min内迅速增加并达到峰值,随后降低,动力学行为属衰减型.所得聚丁二烯的分子量在几十万至百万,凝胶含量小于6%,顺-1,4结构含量达到98%左右.     

环已二烯与丙烯加成反应的正则速率常数

采用从头算ＵＨＦ方法在６－３１Ｇ基组上研究了１，３－环己二烯与丙烯的加成反应所有可能的反应通道，优化得到了反应途径的所有驻点的几何构型。该反应可按分步和协同过程进行，分步过程的通道是能量最为有利的反应途径。对于分步过程形成ｅｘｏｘ和ｅｎｄｏ产物各存在两类分步加成机理，即“由丙烯双键端位碳先进攻环己二烯”机理和“由丙烯中心碳原子先进攻环己二烯”机理，共四条反应通道，它们均为途径一双自由基中间体的分步     

Crossed Beams Study on the Dynamics of F Atom Reaction with 1,2-Butadiene

We have investigated the dynamics of the F+C₄H₆ reaction using the universal crossed molecular beam method. The C₄H₅F+H reaction channel was observed in this experiment. Angular resolved time-of-flight spectra have been measured for the C₄H₅F product. Product angular distributions as well as kinetic energy distributions were determined for this product channel. Experimental results show that the C₄H₅F product is largely backward scattered with considerable forward scattering signal, relative to the F atom beam direction. This suggests that the reaction channel mainly proceeds via a long-lived complex formation mechanism, with possible contribution from a direct SN₂ type mechanism.     

Oxidative Dehydrogenation of 1-Butene to 1,3-Butadiene Using CO2 over Cr-SiO2 Catalysts Prepared by Sol-gel Method

A series of Cr-SiO₂ catalysts with a Cr content(mass fraction) ranging from 0.5% to 9% was prepared by a sol-gel method. The catalysts were characterized by XRD, N₂ adsorption, EDX elemental mapping, Raman spectroscopy, UV-Vis spectroscopy, XPS and H₂-TPR, and their catalytic behavior in the dehydrogenation of 1-butene to 1,3-butadiene(BD) using CO₂ as a soft oxidant was studied. The initial BD yield is well correlated with the amount of Cr⁶⁺ in the fresh catalysts. The highest BD yield of ca. 34% is achieved on the catalysts with 5%-9% Cr at 600℃ and weight hourly space velocity(WHSV) of 4.5 g·g_cat^-1·h^-1. The promoting effect of CO₂ on the BD yield was observed, which can be attributed to the reaction coupling between a simple dehydrogenation of 1-butene and the reverse water-gas shift reaction as well as regaining the oxidation state(lattice oxygen) of reduced Cr³⁺ species due to the mild oxidation ability of CO₂. The Cr-SiO₂ catalyst exhibits higher BD yield than the Cr catalyst supported on SBA-15, which is attributed to the higher amount of Cr⁶⁺ present on the former catalyst.     

Au/ZrO2催化剂中ZrO2的尺寸效应:1,3-丁二烯加氢反应

在不同温度(673～1073K)下,于流动N2气中焙烧ZrO(OH)2醇(乙醇)凝胶,制备了不同尺寸的ZrO2-AN纳米晶(6～30nm).采用沉积-沉淀方法制备了相应的质量分数为0.7%的Au/ZrO2-AN催化剂.用XRD,XRF,TEM/HRTEM,EDS,N2吸附和1,3-丁二烯加氢反应对ZrO2-AN和Au/ZrO2-AN催化剂进行了表征.结果表明,在所有的Au/ZrO2-AN样品中,Au粒子的平均尺寸为4～5nm,ZrO2-AN的颗粒大小没有因为负载Au粒子而发生改变.1,3-丁二烯在Au/ZrO2-AN催化剂催化下能以100%的选择性进行加氢反应生成单烯烃.随着Au/ZrO2-AN催化剂中ZrO2-AN纳米晶尺寸的增加或“载体”焙烧温度的升高,1,3-丁二烯的转化率明显降低;1-丁烯的选择性先增加后减小,2-丁烯中反/顺异构体的摩尔比在0.5～1.0的范围内逐渐增大,TEM/HRTEM表征结果清楚地表明,Au/ZrO2-AN催化剂中Au粒子与ZrO2-AN颗粒接触界面/周边随ZrO2-AN颗粒尺寸的减小而明显增加,这很可能是含有更小尺寸ZrO2-AN纳米粒子的Au/ZrO2-AN催化剂具有更高的催化活性的重要原因.     

毛细管气相色谱法测定作业场所空气中的1,3-丁二烯

依据GBZ/T 160.39–2007方法测定作业场所空气中的1,3-丁二烯时,采用毛细管色谱柱分离样品,对HP–1,HP–FFAP,DB–1701 3种极性不同的毛细色谱柱进行了对比,确定采用HP–1柱。1,3-丁二烯的质量浓度在45~450μg/m L范围内与色谱峰面积呈良好的线性关系,相关系数大于0.999,检出限为0.05μg/m L。解吸效率为87.9%~91.3%,方法精密度在1.5%~2.4%(n=6)之间。毛细管气相色谱法分离效果好,灵敏度高,方法检出限、精密度和解吸效率满足GBZ/T 160.39–2007的要求。     

裂解气相色谱-质谱法研究聚醚酰亚胺的热裂解行为

采用裂解气相色谱-质谱技术研究了聚醚酰亚胺(PEI)在550℃、650℃和750℃裂解温度下的热分解行为.随着裂解温度上升,裂解产物明显增加.在750℃时聚合物分子链断裂完全,共鉴别到25种碎片组分.PEI热分解的碎片中叔丁基苯酚、叔丁基甲基苯酚、苯酚、苯胺、氰苯、2-苯基-1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮等5种裂解产物最重要,因此可以依据这几种化合物定性鉴别聚醚酰亚胺.依据热分解产物的数量以及结构推断降解机理为:裂解首先从醚键开始,其次是酰胺基团中的C-N键,然后再经过一系列消除反应、成环反应、重排反应等形成多种裂解碎片.