瞬态光谱法确定环氧丙烷DDT过程中起主导作用的基团

解决了燃料爆燃转爆轰(DDT)过程初始阶段弱辐射瞬态光谱测试问题、反应中间产物辐射相对强度定标问题和瞬态光谱测试系统同步控制问题后,从爆炸激波管的6个不同侧窗,拍摄了环氧丙烷DDT过程不同距离处的曝光时间为2～8 μs、分辨率达到0.2 nm的瞬态发射光谱。对所测光谱进行相对强度定标后,得到了主要反应中间产物光辐射强度随燃烧波阵面传播距离的变化曲线, 此曲线反映出DDT过程中反应中间产物的发展过程和其相应的浓度变化。结果显示,在爆燃阶段,燃烧气体的化学反应速率平缓增加,反应中间产物浓度逐渐增大;但在爆燃转爆轰的瞬间,反应急剧增快,反应中间产物的浓度突跃式地成倍增大。其中CO分子和CHO,OH自由基的浓度增幅显著大于其他反应产物,表明这几个基团是环氧丙烷爆燃转爆轰过程中起主导作用的重要基团。     

瞬态光谱法测量环氧丙烷爆轰温度

采用具有像增强功能的光谱探测器——增强型电荷耦合器件ICCD和DG535同步控制器,应用激波管技术和光纤光谱方法,由压力传感器监测爆燃转爆轰的过程,在解决了同步控制,防止误触发等问题后,从爆炸激波管的侧窗拍摄到了环氧丙烷由爆燃转变为爆轰时刻的曝光时间为2μs,分辨率达到0·2nm的瞬态发射光谱。对所测光谱进行强度定标后,可直接得到环氧丙烷爆轰时刻的热辐射背景,用黑体辐射公式按照最小二乘法原则对其进行拟合,得到了环氧丙烷的爆轰温度为2416K。此爆轰温度的获得,为进一步分析环氧丙烷爆燃转爆轰过程的微观机理提供了实验数据。     

离子液体在甲烷等离子体转化中作用机理的光谱研究

在直流等离子体甲烷转化反应体系中分别引入C₆MIMBF₄,C₆MIMCF₃COO,C₆MIMHSO₄三种离子液体,采用光谱在线技术检测反应中活性物种的种类和光谱谱峰相对强度的变化,研究了离子液体在气液等离子体甲烷转化反应中的作用机理。结果表明：向甲烷等离子体体系中引入离子液体可得到稳定的气液界面,并提高了甲烷转化率和C₂烃产物收率,C₆MIMCF₃COO和C₆MIMBF₄有助于提高C₂烃选择性,而C₆MIMHSO₄则导致C₂烃选择性下降。在气液等离子体甲烷放电体系中检测到了C,C₂,C₃,CH,H等活性物种的发射光谱,与未引入离子液体时相比大多数活性物种的谱线强度均有增加。核磁共振研究表明反应后离子液体C₆MIMBF₄结构稳定,可认为离子液体作为液体导电介质提高了等离子体放电强度,促进等离子体区气相反应过程,同时离子液体在气液表面反应过程起催化作用。     

瞬态光谱测量中的触发与同步技术

设计加工了一套高速单脉冲触发电路,触发门限在150 mV～1.5 V范围内连续可调,输出脉冲宽度可自行调节,其响应时间小于50纳秒.提出了通过短脉冲半导体激光器测量触发延时的同步方案.在此基础上利用带像增强的ICCD探测器,建立了瞬态光谱测试系统,并实时测量了环氧丙烷爆燃转爆轰过程的瞬态光谱.触发与同步技术是研究的重点.     

环氧丙烷爆燃转爆轰过程中产物C2的发射光谱

采用具有增强功能的光谱探测器增强型电荷耦合器件(Itensified charge coupled device,ICCD)和自行设计的光电转换器,应用激波管技术对环氧丙烷爆燃转爆轰过程的发射光谱进行了拍摄,探测器快门开启时间为2μs,在500-570nm之间进行了多次测量,由压力传感器监测的压力信号来判断爆燃转爆轰过程的重复性。实验结果表明：探测到了产物C2分子的发光光谱,它们可归属为斯旺(Swan)带的d^3∏g-a^3∏u跃迁中△v=-1.0的两个振动序列。各序列的带头分别为516．52nm,512．94nm,563．55nm,558．55nm,554．07nm,550．19nm和544．77nm。通过对所拍摄光谱的分析,推断中间产物C2是环氧丙烷爆燃转爆轰过程中的主要产物之一,并给出了C2自由基形成的几种可能的反应通道。     

稀土硅钨杂多配合物与半菁复合材料的合成及光学性质

通过Keggin结构稀土硅钨杂多配合物K₁₃[Ln(SiW₁₁O₃₉)₂] (其中Ln=La,Ce,Pr,Nd,Sm,简写为Ln(SiW₁₁)₂)与碘化(E)-N-甲基-4-(2-(4-二甲氨基苯基)乙烯基)吡啶(C₁₆H₁₉N₂I,AI)反应,制备了一系列含轻稀土元素的硅钨杂多配合物与半菁衍生物的复合材料。应用元素分析和TG-DTA确定配合物的组成为(C₁₆H₁₉N₂)₁₀K₃[Ln(SiW₁₁O₃₉)₂]。利用红外光谱、紫外-可见光谱和荧光光谱研究了上述复合材料的光学性质及复合材料中无机组分与有机组分间的相互作用。     

TCNQ脂类衍生物及其铜复合物的合成与红外光谱研究

首次合成了7,7,8,8-四氰基对苯醌二甲烷的脂类衍生物: TCNQ(C₂H₄COOR)₂(R=CH₃, C₂H₅, C₃H₇)及其铜电子转移复合物。通过元素分析确定这些化合物的组成, 对这些化合成物在4 000～400 cm-1范围内的主要红外光谱吸收峰进行了归属,并讨论了取代基对TCNQ类衍生物红外光谱的影响及其规律。     

高气压MPCVD沉积金刚石的光谱研究

采用微波等离子体化学气相沉积方法(microwave plasma chemical vapor deposition, MPCVD)在高沉积气压(34.5 kPa)下制备多晶金刚石,利用发射光谱(optical emission spectroscopy, OES)在线诊断了CH₄/H₂/O₂等离子体内基团的谱线强度及其空间分布,并利用拉曼(Raman)光谱评价了不同O₂体积分数下沉积出的金刚石膜质量,研究了金刚石膜质量的均匀性分布问题。结果表明：随着O₂体积分数的增加,C₂, CH及H_α基团的谱线强度均呈下降的趋势,而C₂,CH与H_α谱线强度比值也随之下降,表明增加O₂体积分数不仅导致等离子体中碳源基团的绝对浓度下降,而且碳源基团相对于氢原子的相对浓度也降低,使得金刚石的沉积速率下降而沉积质量提高。此外,具有刻蚀作用的OH基团的谱线强度却随着O₂体积分数的增加而上升,这也有利于降低金刚石膜中非晶碳的含量。光谱空间诊断发现高沉积气压下等离子体内基团分布不均匀,特别是中心区域C₂基团聚集造成该区域内非晶碳含量增加,最终导致金刚石膜质量分布的不均匀。     

瓦斯浓度影响下水合物晶体结构Raman光谱特征

在初始温压2 ℃,5 MPa条件下开展了三种瓦斯混合气(CH₄—C₂H₆—N₂,G1=54∶36∶10,G2=67.5∶22.5∶10,G3=81∶9∶10)水合实验,利用可见显微拉曼光谱仪获取水合产物拉曼光谱,通过水合物相中C₂H₆ C—C键伸缩振动特征峰拉曼位移判断水合物晶体结构,利用谱图特征峰分峰拟合方法计算出瓦斯水合物孔穴占有率、水合指数等。研究发现：气样G1和G2水合产物为I型水合物、G3为Ⅱ型,气样中C₂H₆浓度改变导致水合物晶体结构转变;Ⅰ型结构水合物相中CH₄和C₂H₆含量受气样浓度影响较小,G1和G2体系中CH₄含量分别为34.4%和35.7%、C₂H₆含量分别为64.6%和63.9%,而G3体系中CH₄和C₂H₆含量分别为73.5%和22.8%,晶体结构对水合物相客体分子含量控制作用明显;G1~G3体系水合物相大孔穴的CH₄—C₂H₆占有率分别为98%,98%和92%,小孔穴的CH₄占有率分别为80%,60%和84%,N₂由于分压较低且吸附能力较弱其小孔穴占有率不高于5%。     

环氧丙烷爆燃转爆轰过程的瞬态发射光谱

采用爆光时间最短可达 5ns ,且具有像增强功能的光谱探测仪器ICCD ,用自行研制的光电转换器将光触发信号转变为电脉冲去外触发DG5 35数字延迟发生器 ,由DG5 35在设定的延迟时间后开启探测器快门并控制其曝光时间 ,从而使被测光信号与快门的打开达到同步 ,用芯径 1mm的塑料光纤从爆炸激波管端窗引出被测光信号至光谱仪色散后到达ICCD ,直接对环氧丙烷爆燃转爆轰 (DDT)的动态变化过程进行了实时光谱测量 ,拍摄到了环氧丙烷DDT过程不同时刻的、曝光时间为微秒量级的瞬态发射光谱。结果显示 ,在DDT初始阶段光辐射很弱 ,主要是原子线状光谱 ;在DDT中间阶段辐射已比较强 ,既有原子线状光谱 ,也有分子带状光谱以及热辐射背景 ;达到爆轰时光辐射强度呈数量级增加 ,原子线状谱、分子带状谱叠加在热辐射背景之上。     

甲醇交流放电产物的光谱研究

利用浓度调制光谱技术测量甲醇交流放电分解产物的发射光谱,在300～700 nm之间主要观测到激发态CO分子的B 1Σ+—A1Π Angstrōm跃迁带、激发态CH分子430 nm附近的A 2Δ—X 2Π跃迁带系和390 nm附近的B 2Σ-—X 2Π跃迁带系以及CHO(329.82 nm),CH₂O(369.8 nm),CH₃O(347.8 nm),H（巴末耳线系）的发射谱线。通过光谱强度分析得到,CO激发态B 1Σ+的振动温度达1 638 K,CH激发态A 2Δ的振动和转动温度分别为4 200和1 100 K。改变放电电压和样品气压,测量CO,CH和H的发射光谱强度的变化关系,发现增加放电电压或减少样品气压,CO（B 1Σ+）和H(656 nm) 的发射光谱强度比CH(A 2Δ)发射光谱强度增加得快,从而进一步讨论了甲醇交流放电解离通道和产氢机制。     

环氧丙烷点火的光谱研究

 利用多种光谱技术，提出了一种确定燃料冲击点火延迟时间的新方法。用这种方法所获得的实验值比国内外常用光电二极管（峰值波长约在800 nm）方法的所测值更接近实际值。环氧丙烷受冲击后，反应中间产物出现的时间是不同的，辐射强度也不同。在冲击波作用下，基团出现的顺序便可确定，它们依次为O、CH₂O、C₂、CH、CH₃O、CO₂、H₂O等，而O原子总是首先出现。     

正庚烷燃烧反应中间自由基的光谱测量

采用ICCD瞬态光谱探测系统和化学激波管,在点火温度1 408K,点火压力2.0atm,燃料摩尔分数1.0%,当量比1.0的条件下,拍摄了正庚烷燃烧过程中不同时刻的瞬态发射光谱,光谱曝光时间6μs,拍谱范围200～850nm。确认了在所拍光谱范围内主要是OH,CH和C2自由基的特征辐射光谱,表明小自由基OH,CH和C2是正庚烷燃烧过程中重要的反应中间产物。所拍时间分辨光谱显示,在正庚烷燃烧反应中,OH,CH和C2自由基一出现很快就达到其浓度峰值,但CH和C2自由基随着反应的进行迅速减少至消失,OH自由基持续的时间却长很多。实验结果为了解正庚烷燃烧反应微观过程和验证其燃烧反应机理提供了实验依据。     

三核铁钌簇配位取代反应的紫外与红外光谱研究

利用紫外光谱和红外光谱研究了十二羰基三铁和十二羰基三钌分别与二苯基乙炔和三苯基膦的配位取代反应。谱图数据揭示出原始物质消失和新物质形成过程，并对结果产物作了压片红外光谱测定，进一步证实了新物质的生成。     

大型水平管道中环氧丙烷-铝粉-空气混和物爆燃转爆轰的实验研究

 在长为32.4 m、内径为0.199 m的大型长直水平管道中,对环氧丙烷-空气两相流云雾及环氧丙烷-铝粉-空气三相流云雾的爆燃转爆轰（DDT）过程进行了实验研究。对弱点火条件下多相混和物DDT过程的不同阶段特征进行了分析,对比研究了不同浓度时混和物的燃爆情况。结果表明：浓度为513 g/m³的环氧丙烷-空气混和物及浓度为237和643 g/m³的环氧丙烷-铝粉-空气混和物均能在管道中完成爆燃向爆轰的转变,进入自持爆轰阶段,其胞格尺寸分别为0.28和0.50 m。     

铝粉对己烷与氧混合物快速反应发射光谱的影响

观察高温激波管中己烷与氧气在不同摩尔比下加入不同粒度铝粉前后的快速反应发射光谱。整个光辐射范围从４００ｎｍ一直延伸到探测上限８３０ｎｍ。对几种较重要反应产物的辐射时间变化进行了研究，发现铝粉的加入提高了己烷的反应特性，确定了几种反应产物光辐射出现的可能顺序为：Ｃ２、ＣＨ、ＣＨ２Ｏ、ＣＨＯ、ＯＨ、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２，并对己烷快速反应点火机理进行了初步分析。