硝酸酯键断裂触发的含能增塑剂DNTN多阶热分解机理

采用反应分子动力学模拟、固相原位红外测试和同步热分析-红外-质谱联用技术相结合的方法对2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四硝酸酯(DNTN)的热分解过程进行了研究,分析了其热分解气体产物和固相产物,阐明了其热分解机理.结果表明,DNTN的分解分为3个阶段:第一阶段为诱导分解阶段,温度区间为127～147℃,DNTN发生部分O—N键的断裂,释放少量的NO₂气体;第二阶段在147～220℃之间,DNTN快速分解,发生硝基基团脱去和季碳骨架的分解,并且伴随小环结构的生成和裂解,释放大量的NO₂和CO₂等气体,同时放出大量的热;第三阶段为240～350℃,DNTN剩余固态产物在高温下热解,释放少量的CO₂,并且在300℃后剩余的固相物质会进一步反应生成氰基.     

司他夫定的热分解机理及动力学

采用TG-DTG-DSC测定司他夫定（STVD）在N2气和空气气氛中的热分解过程及其在热分解过程中不同阶段残留物的红外光谱,运用量子化学GAMESS软件计算STVD分子的键级,探讨了STVD的热分解机理。 采用Ozawa方法计算STVD各阶段热分解反应动力学参数,采用Dakin方程推算了不同使用温度下STVD的预期寿命。结果表明,STVD的热分解过程是一个三阶段过程,起始热分解步骤是联接胸腺嘧啶环与五元环的C-N键的断裂。 在N2气中,第一阶段热分解温度范围为139~173 ℃,失重21.2%,反应活化能Ea=168.9 kJ/mol,指前因子A=2.884×1019 min-1;第二阶段热分解温度范围为173~313 ℃,失重56.2%,Ea=96.4 kJ/mol,A=2.884×108 min-1;第三阶段分解速率缓慢,至880 ℃仍有10.9%残重。 在空气中,第一阶段热分解温度范围为139~166 ℃,失重19.1%,Ea=168.1 kJ/mol,A=2.188×1019 min-1;第二阶段热分解温度范围为166~314 ℃,失重53.9%,Ea=154.9 kJ/mol,A=8.913×1013 min-1;第三阶段热分解温度范围314~550 ℃,失重27%,Ea=116.9 kJ/mol,A=3.548×108 min-1。 STVD在常温下具有较好的热稳定性。     

乙烯-丙烯酸丁酯共聚物热降解行为的TGA-FTIR研究

采用TGA-FTIR联用技术研究了乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)的热降解行为和热降解的气相挥发物。结果表明,EBA具有较高的热稳定性,其热分解温度范围为330～480℃;在320～430℃之间EBA通过主链侧基上的酯裂解而生成1-丁烯,此阶段中热降解气相挥发物主要含有1-丁烯、CO2和含有丙烯酸酯的碎片,约在370℃时1-丁烯的生成量达到最大;450℃以上时,聚合物材料脱羧后的骨架发生降解,其挥发性的产物主要是低分子量的—(CH2)n—(n≥4)的链烷烃。体系中还有少量的CO生成。     

低熔点DNAN/RDX混合材料的热行为及分解机理

利用动态测压热分析法(DPTA)、差式扫描量热法(DSC)、热重分析法(TG)、热烤法研究了低熔点含能材料DNAN/RDX的热行为和分解机理。研究得到结论：1)DPTA法测试结果表明DNAN/RDX的热安定性较好；在固相分解阶段，运用Satava-Sestak法得出20～100℃时非等温固相分解阶段机理函数为G(α)=[(1-α)^-1/3-1]²,E_S=85.64 kJ/mol, lgA_s=11.57;等温阶段的等温分解动力学机理函数为G(α)=[(1-α)^1/3,反应速率常数k=1.515 32×10^-4。2)DSC法和TG法研究结果表明RDX主要为熔融液相形式分解，DNAN主要为气相形式分解；混合体系中RDX促进了DNAN的分解过程，DNAN/RDX的受热质量损失过程主要为DNAN的挥发过程和RDX的热分解过程。运用DSC法研究升温速率为5℃/min时DNAN/RDX的热分解过程，普适积分法得出在224～320℃范围内的分解过程机理函数为G(α)=[-...     

基于TGA-FTIR联用技术研究ABS树脂的热氧降解行为

采用热失重-傅立叶变换红外光谱(TGA-FTIR)联用技术研究了空气气氛下ABS树脂的热稳定性及热氧降解失重情况。研究了ABS在4个不同升温速率下的失重情况;采用TGA-FTIR联用技术对10℃/min等速升温下ABS失重过程的逸出气体进行分析;采用热分解动力学方法分析ABS的热氧降解过程,计算热分解活化能。结果表明,ABS的TGA曲线有两个失重区间:第一区间是ABS的急剧氧化降解过程,活化能(Ea)为191.8~262.8 kJ.mol-1,第二区间是成炭产物的氧化,Ea约为139.7 kJ.mol-1;升温速率越小,ABS热氧降解速率越慢,交联成炭产物越多,有利于抑制ABS的降解;由FTIR测试和Ea变化发现,热氧降解反应为多步复杂反应,初期时氧化反应和氧化断链同时进行,并以氧化断链反应为主,随着分子链上产生的双键增多发生交联反应,失重率大于80%时开始炭化反应,最终交联炭层发生氧化反应生成CO2。     

热分析-傅里叶变换红外光谱-气相色谱-质谱联用测定葡萄糖的热分解产物

应用热分析-傅里叶变换红外光谱-气相色谱-质谱联用测定葡萄糖的热分解产物。葡萄糖样品在同步热分析条件下,分别在氮气和氮氧混合气氛围中进行热解,同时进行红外扫描,根据样品的热重曲线和红外谱图进行判定和选择GC-MS温度点,裂解产物进入GC-MS进行分离和鉴定。结果表明:葡萄糖在220℃,300℃,350℃和470℃下的热分解产物中共检出44种化合物;葡萄糖在高温下的热裂解产物中共检出76种化合物。分析结果对葡萄糖在不同温度下的应用有较好的理论指导。     

端羟基聚丁二烯(HTPB)热分解反应的研究

本文用热分析法、红外光谱法和气相色谱法研究了HTPB的热分解过程与裂解产物。HTPB热分解存在低温(高分子弱键降解和交联)和高温分解(主链断裂降解)两个阶段。这种反应机理可以统一以往的分岐。     

聚芳醚醚酮的热老化寿命研究

本工作用热重法(TG)研究了聚芳醚醚酮(PEEK)在空气和氮气中的热分解反应过程;确定了PEEK在这两种气氛中的热分解反应模型均符合无规引发断裂模型;在空气中PEEK的热分解显示两个过程,由此计算其在空气中第一阶段的热分解和氮气中的热分解反应活化能分别为214.7kJ/mol和232.2kJ/mol;由热分解反应动力学参数推算出热老化寿命曲线,并讨论了实验条件对结果的影响,进而以失重5%作为材料寿终指标估算出PEEK在氮气和空气中使用10年的最高温度分别为307℃和274℃。     

M(TNR)·H2O的热分解机理

本文用TG—DTA、DSC、IR和X光衍射分析考察了三硝基间苯二酚金属盐M(TNR)·H_2O(M=Pb、1/4Pb3/4Ba、Ba)的热行为及其热分解机理。结果表明,M(TNR)·H_2O晶体的热分解过程均分三个阶段进行。即脱水阶段;脱硝逸出NO_2伴随苯环碎裂成凝聚相产物的阶段和凝聚相产物分别生成PbO和少量碳;BaCO_3、PbO和少量碳;BaCO_3的阶段。     

锂离子电池中电解液的热行为分析

以DSC方法研究分析了1M LiPF6 EC-DMC-EMC(1:1:1,质量比)电解液在锂离子电池中的热行为.锂离子电池中,电解液的热行为主要体现在三方面:电解液的热分解、参与充电态石墨负极的热分解反应、与Li0.5CoO2的热分解产物发生复杂的化学反应.电解液热分解反应是EMC分解生成DEC、DMC,而DEC、DMC与LiPF6的分解产物PF5发生系列的化学反应,释放大量热与气体.Li0.5CoO2分解释放的氧气导致电解液的分解产物及有机溶剂的燃烧,释放大量热与小分子气体.燃烧反应释放的大量热促使Li0.5CoO2的分解产物Co3O4的继续分解;当达到300℃以上时,由LI0.5CoO2分解生成的LiCoO2可能与燃烧产物CO2发生反应以及其他系列的化学反应.充电态的石墨电极的DSC结果表明,电极表面形成固体电解质膜(SEI膜)的碎裂反应是主要的放热反应,LiC6与粘结剂及电解液的放热反应相对较弱.     

一个新的超大铈锑钨酸盐阴离子Ce~3Sb~4W~2O~8(H~2O)~1~0(SbW~9O~3~3)^1^9^-~4

合成了一超大铈锑钨酸盐[Ce~3Sb~4W~2O~8(H~2O)~1~0(SbW~9O~3~3)~4](NH~4)~1~9.48H~2O,用X射线单晶衍射法及元素分析确定了其结构。其晶胞参数为：a=1.8908(6)nm,b=2.0032(14)nm,c=2.8653(12)nm,α=86.95(6)°,β=75.68(3)°,γ=67.52(5)°,V=9.706(9)nm^3,空间群P1。在杂多阴离子Ce~3Sb~4W~2O~8(H~2O)~1~0(SbW~9O~3~3)^1^9^-~4中,四个β-B-(SbW~9O~3~3)^9^-是通过一个大的中心集团[Ce~3Sb~4W~2O~8(H~2O)~1~0]^1^7^+连接起来的,中心集团中含有两个桥连{WO~2(H~2O)}基,三个Ce(Ⅲ)离子和一个{Sb~4O~4}基团。三个Ce(Ⅲ)离子的配位数均为9,Ce(1)和Ce(3)的配位环境相同,但不同于Ce(2)的配位环境,四个{SbW~9O~3~3}中的三个参与了向Ce(Ⅲ)的配位。两个{SbW~9O~3~3}中的四个氧,三个水分子中的三个氧,{Sb~4O~4}中的一个氧及一个桥连{WO~2(H~2O)}中的一个氧向Ce(1)[或Ce(3)]配位;两个{SbW~9O~3~3}中的四个氧,两个水分子中的两个氧,{Sb~4O~4}中的一个氧及两个桥连{WO~2(H~2O)}中的两个氧向Ce(2)配位。在{Sb~4O~4}中,四个Sb原子的中心构成了一四面体。该离子属C~s点群,Sb(5),Sb(8)和Ce(2)所在的平面是其对称面。     

纳米Bi~2O~3微粒的固相合成及其电化学性能的研究

用室温和低温固相反应法,采用两种反应途径合成了纳米Bi~2O~3微粒,并用XRD,TEM,CV及恒流充放实验对其性能进行了研究。     

盐卤硼酸盐化学XVII.MgO-B~2O~3-28%MgCl~2-H~2O体系20℃热力学非平衡态液固相关系研究

用动力学方法对MgO.nB~2O~3在28%MgCl~2-H~2O浓盐溶液中形成的过饱和溶液的结晶过程进行研究, 首次得到MgO-B~2O~3-MgCl~2-H~2O体系过饱和区内的液固相关系图, 即热力学非平衡态液固相关系图。该相图有六个相区: H~3BO~3,MgO.3B~2O~3.7.5H~2O, MgO.3B~2O~3.7H~2O, 2MgO.2B~2O~3.MgCl~2.14H~2O,3Mg(OH)~2.MgCl~2.8H~2O和5Mg(OH)~2.MgCl~2.8H~2O。拟合得到各结晶过程的动力学方程, 同时对结晶机制进行了探讨。     

[Cu(C~1~2H~8N~2)(H~2O)(C~4H~4O~4)]·2H~2O的合成和晶 体结构

将适量邻菲啰啉、丁二酸和CuCl~2·2H~2o(摩尔比=1:1)溶于水和甲醇的混合溶剂[V(水):V(甲醇)=1:1]后,滴加NaOH溶液至pH=4.8。滤去沉淀物后,滤液于室温下缓慢蒸发得蓝色细长[Cu(C~1~2H~8N~2)(H~2O)(C~4H~4O~4)]·2H~2O晶体。晶体属三斜晶系,P1(No.2)空间群。晶胞参数a=0.7462(1)nm,b=(0.9959)1nm,c=1.2266(1)nm,α=75.02(1)°,β=82.38(1)°,γ=74.76(1)°,V=0.8475(2)nm^3,Z=2,D~c=1.622g·cm^3,F(000)=426.3882个独立衍射点中,2789个可观测点满足F~0^2≥2σ(F~0^2),R=0.0450,wR^2=0.0951。配合物内每个Cu与邻菲啰啉螯合配体中的2个N原子、来自不同羧酸根的2个羧基O和1个水分子O原子配位,形成扭曲的四方锥体,其中一羧基O位于锥顶[d(Cu－N)=0.2006(3),0.2032(3)nm;赤道d(Cu－O)=0.1972(2),0.1973(2)nm;轴向d(Cu－O)=0.2210(2)nm]。双齿桥联丁二酸根连接Cu原子形成平行于[100]方向的多聚超分子链^1~∞[Cu(phen)~2(H~2O)·(C~4H~4O~4)~2~/~2]~2。芳环堆积间距交替为0.366nm和0.380nm。未配位的H~2O分子位于超分子双链之间。     

CXN天然沸石的研究1: 离子交换与结构性质表征

采用离子交换和焙烧等方法,对我国CXN天然沸石(STI型)进行改性。应用化学分析,粉末XRD,TG/DTA,^2^7AlMASNMR,^2^9SiMASNMR,低温N~2吸附等方法表征相关的结构、离子交换等性质。CXN沸石的晶胞组成Na~0~.~2Mg~0~.~1Ca~8~.~4[Al~1~7~.~2Si~5~4~.~8O~1~4~4].65H~2O,属富钙型。经离子交换脱Ca^2^+后的沸石在焙烧过程中伴随有骨架脱铝,骨架的热稳定性已由原样的500℃以下提高到700℃以上。交换改性后的沸石,呈现反映该沸石微孔特性的I型氮吸附等温线。     

四Schiff碱(二苯并-18-冠-6)及其钾(I)/钴(II)配合物的合成和 性质

由二苯并-18-冠-6出发,合成了4',4',5',5'-四(2-羟基苯亚甲基亚氨基)二苯并-18-冠-6(L^1H~4)及其5位取代衍生物(取代基R=CH~3,OH,OCH~3,Cl,NO~2)L^2H~4～L^6H~4。它们依次与硝酸钾和醋酸钴反应,制得1:1:2的钾(I)/双钴(II)配合物LCo~2.2H~2O.KNO~3(L=L^5,L^6)或其某些二氧加合物LCo~2(2O~2).2H~2O.KNO~3(L=L^1～L^4)。考察了取代基R和冠醚环配合的钾离子对二氧加合物形成及稳定性的影响。结果表明,含吸电子基(R=Cl,NO~2)的钾(I)/双钴(II)配合物不能形成二氧加合物;冠环中的钾离子会导致二氧加合物中两个Co-O~2键热稳定性的差异。     

磷钨杂多酸及其铯盐上的常温正戊烷异构化反应

制备了一系列用于正戊烷异构化的磷钨杂多酸及其铯盐催化剂,并对它们进行了详细的物性表征。实验结果表明, Cs含量对催化剂的比表面、孔结构、热稳定性和表面酸量有显著的影响。考察了所制备的催化剂上常温下正戊烷异构化反应的活性和选择性。利用催化剂表征结果讨论了活化温度和Cs含量等因素对催化性能的影响。磷钨杂多酸及其铯酸式盐属固体超强酸。根据35℃时正戊烷异构化反应速率常数估测H~3PW~1~2O~4~0和Cs~2~.~2~5H~0~.~7~5PW~1~2O~4~0的酸强度H~0约在-13～-12.4之间。     

邻香兰素L-甲硫氨酸Schiff碱二吡啶合锌(Ⅱ)配合物的合成、晶体结构和热分解动力学

X射线单晶结构分析结果表明: 标题化合物晶体-ZnVAL C~2~8H~3~0N~4O~4SZn属正交晶系, 空间群P2~12~12~1, a=0.9259(2), b=1.4409(4), c=2.1046(8)nm, Z=4,最终因子Rw=0.080。利用热重分析对配合物第一步热分解过程进行了非等温动力学研究, 探讨了反应的可能机理。得到了其相应的动力学参数以及非等温动力学方程。     

trans-[(en)~2(NO~2)Co(O~2CC~5H~5N)]^2^+/Fe(Ⅱ)间电子转移反应动力学及机理研究

合成了新型Co(Ⅲ)配合物trans-[(en)~2(NO~2)Co(O~2CC~5H~5N)](ClO~4)~2, 并通过紫外可见光谱、红外光谱、元素分析和X射线单晶衍射分析进行了表征。同时分别以[Fe(CN)~6]^4^-和[Fe(CN)~5(H~2O)]^3^-作为还原剂, 考察了该配合物被还原的反应动力学行为。结果表明两反应体系分别按外配位界机理和内配位界机理进行电子传递。在25℃, Ⅰ=0.5mol·L^-^1,trans-[(en)~2(NO~2)Co(O~2CC~5H~5N)]^2^+/[Fe(CN)~6]^4^-反应体系的前驱配合物离子对形成常数Q~i~p=29mol^-^1·L, 电子转移速率常数k~e~t=2.4×10^-^4s^-^1,电子转移过程的活化焓△H^≠~e~t和活化熵△S^≠~e~t分别为1.2×10^2kJ·mol^-^1和5.0×10^2J·mol^-^1·K^-^1。在40℃, pH=8.0, Ⅰ=0.1mol·L^-^1,trans-[(en)~2(NO~2)Co(O~2CC~5H~4N)]^2^+/[Fe(CN)~5(H~2O)]^3^-反应体系前驱双核配合物分子内电子转移速率常数为7.0×10^-^5s^-^1。最后讨论了分子轨道对称性, 两金属中心氧化还原电势差等因素对电子转移速率的影响。     

草酸桥联双核Ni(Ⅱ)配合物的合成、光谱和结构

合成并表征了两个含有不同阴离子的双核镍(Ⅱ)配合物{[(tacn)Ni(H~2O)]~2(μ-C~2O~4)}I~2·2H~2O(1)和{[(tacn)Ni(H~2O)]~2(μ-C~2O~4)}(ClO~4)~2·2H~2O(2)(tacn=1,4,7-三氮杂环壬烷)。晶体结构分析表明这两个配合物中,两个Ni离子通过草酸根桥联,每个Ni离子还与一个大环配体tacn上的三个氮原子和一个水分子配位形成变形八面体结构。结晶水和配位水之间通过氢键相连。在紫外-可见区测定了配合物的固体反射谱和溶液吸收谱。