石墨、菱铁矿与超临界水反应的实验研究

 为研究地球深部无机成烃的机制，在金刚石压腔（DAC，温度为800~1 500 ℃，压力略大于1 GPa）中进行了石墨和菱铁矿分别与超临界水反应的实验研究。用气相色谱法分析了气体产物的组成，发现其中均有大量的甲烷生成，并伴有CO₂和CO；此外还有少量其它烃类。上述结果意味着在地球深部高温高压条件下，含碳物质与超临界水反应可能是一种新的、重要的成烃机制。     

CO气体在5 000 K和25 GPa条件下的动力学研究

 利用第一性原理分子动力学方法,对炸药降解产物CO在温度5 000 K、压力25 GPa条件下的化学过程进行了研究。计算得到的最终产物主要由C₃O₂、CO₂和C₂O₂组成。通过对CO、C₃O₂、CO₂和C₂O₂组成的混合物体系的振动性质进行分析,发现计算得到的红外光谱与一些理论和实验结果一致;体系的径向分布函数表明,最终产物具有高密度流体的特征;同时还分析了CO、C₃O₂和CO₂的态密度。结果表明：CO在温度5 000 K、压力25 GPa 这一特定条件下的反应主要归因于高温高压下CO分子间的剧烈碰撞;在形成这些产物的过程中没有发现有明显的过渡态存在。     

压缩CO2中聚合物玻璃化转变温度的实验研究

 玻璃化转变温度（T_g）是聚合物重要的特性参数，压缩CO₂环境中聚合物的玻璃化转变温度的测定，更是超临界流体技术在聚合物科学领域中成功应用的前提条件。根据蠕变柔量实验原理，自建一套测定高压环境下玻璃化转变温度的实验装置。利用该装置对聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）以及聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）在大气中及压缩CO₂环境中的T_g进行了测定。设定实验的平衡吸附温度为室温，平衡吸附压力范围分别为：PET，0~3.5 MPa；PS，0~11.0 MPa；PVC，0~9.0 MPa；PMMA，0~4.5 MPa。在大气中测定的结果与文献中的结果相吻合，表明所设计的实验方法及实验装置是可靠并有效的，可用于高压环境下聚合物的玻璃化转变温度的测定。从压缩CO₂中的聚合物T_g测定结果可以看出，CO₂对聚合物具有较明显的溶胀、增塑作用，可显著降低聚合物的T_g。     

超临界流体触媒作用下石墨-金刚石转变

 研究了超临界流体CO₂在石墨-金刚石转变中的触媒作用。实验中，采用Ag₂O作为流体触媒的先驱材料，在7.7 GPa压力下，Ag₂O在1 200 ℃分解成Ag和O₂，O₂与石墨套管在高温高压下反应形成CO₂超临界流体。研究结果表明，在7.7 GPa和1 500 ℃以上温度条件下，石墨在CO₂流体触媒的作用下可转变为金刚石晶体，在1 500～1 700 ℃温度范围内合成出的金刚石具有完好的八面体形貌，与天然金刚石的生长特征非常相似。     

液态CO2高温高密度状态方程研究

 利用二级轻气炮作冲击加载手段，采用自己建立的低温靶，比较系统地研究了液态CO₂的冲击压缩行为。在20～60 GPa压力区获得六个新的Hugoniot数据点。根据这些实验点，采用液体统计力学理论和化学平衡方法，重新优化获得一组CO₂－CO₂，CO₂－O，CO－O作用势参数。分析表明，引起体系在25 GPa以上区域冲击软化现象的主要机制是CO₂离解反应，CO₂—→CO+O。     

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。     

二氧化碳在正辛烷、正十四烷中对流扩散系数的测定

 建立了由细管驱替实验测定驱替气体在油藏流体中的对流扩散系数的测定方法。测定了CO₂分别在正辛烷、正十四烷中的对流扩散系数，并研究了驱替速度及正辛烷、正十四烷分子量对扩散的影响。     

高温高压下硝基甲烷快速反应的光谱研究

 利用多台单色仪、光电系统及高速数据采集系统，成功地研究了硝基甲烷和氧混合物点火后快速反应的光谱。实验观察到CH₃O、CH、CH₂O、OH、CHO、CO、CO₂、H₂O、NO、NO₂等中间产物及最终产物的辐射。时间分辨的光谱测量发现：在爆炸激波管中，硝基甲烷快速反应的机理明显不同于硝基甲烷热分解和冲击引爆时的结果。     

富硼稀土硼化物NdB6的高温高压合成

 提出了一种在高温高压极端条件下合成富硼稀土硼化物NdB₆的新方法，即以稀土氧化物Nd₂O₃为钕源与单质硼反应的方法获得了稀土六硼化物NdB₆。并对合成产物进行了粉末X射线衍射分析。结果表明在配比为Nd：B＝1：6时，压力为4.0 GPa、温度为1 600 ℃、反应时间为15 min的条件下，获得了单相性非常好的NdB₆。高温高压合成NdB₆方法具有反应条件易达到、合成时间短、反应产物单相性好等优点。其XRD结果表明该合成产物为立方结构，晶格常数为a＝0.417 nm。     

漂移室退化效应的观测

利用5MeV的电子束照射漂移室, 在Ar/CO₂, Ar/CH₄及Ar/iC₄H₁₀等不同气体混合物条件下研究了漂移室的暗电流, 输出脉冲幅度, 能量分辨及计数率坪曲线随单位长度阳极丝上所收集到的总电荷数的变化.     

基于TG-FTIR的落叶松木材热失重与热解气相演变规律研究

采用热重红外光谱联用分析法考察了落叶松木材在不同升温速率下的热失重特性及气相演变规律,并与其组分模混物的热解特性进行了对比分析。结果表明,落叶松的主要失重区域相对于模混物较宽,落叶松残炭率(18.97%)相对于模混物(29.83%)较低;在低温段,模混物的活化能高于落叶松木材,而在高温段二者差别不大;落叶松木材热解过程经历了水分析出、主成分热分解、后期炭化等阶段,气体析出主要集中在375℃左右;落叶松在热解反应过程中,主要气体产物生成量顺序为CO2>H2O>CH4>CO,随着升温速率的增加,上述气体产物的生成量明显增多;模混物与落叶松木材热解生成气体规律基本相似,但模混物中各气体析出强度均相对较高。     

An Experimental Study of Reactions of Co and H2 in a Continuous Flow Microwave Discharge Reactor

The reactions of CO/H2 mixtures in a flowing microwave (2450 MHz) reactor system have been studied experimentally. This versatile microwave plasma source catalyzes the reactions selectively to products, mainly methane and acetylene. For reaction times of 0.1 to 0.5 seconds in the pressure range of 10 to 90 torr conversions of CO to hydrocarbons ranged from 4 to 19%. Electric and magnetic field configurations in the reactor, i. e. various electromagnetic modes, appear to have only minor effects on the chemical reactions. It was observed that the conversion of CO to hydrocarbons is enhanced by high ratios of H2/CO. Based on analysis of experimental data, hydrogen radical production appears to be the controlling mechanism for producing both methane and acetylene.     

高温下黑索金（RDX）热分解动力学模拟

应用分子动力学模拟方法研究了黑索金(RDX)在纯高温下的分解机理, 研究结果表明RDX初始分解机理主要为N-N键的断裂形成NO2分子, 然后发生H原子转移反应形成H2O, HONO, HO和NO分子; 通过对RDX热分解反应物和生成物的研究结果表明N2和H2O分子是RDX分解过程中最稳定的生成物, NO2, HNO3, NO, NO3和HONO分子为RDX热分解过程中的中间产物; 在高温4500K, CO, CO2和OH分子出现的频率逐渐提高, 表明这几种分子在高温下更容易形成.     

煤直接液化残渣热解过程气体产物的析出

采用热重-红外联用(TG-FTIR)技术研究了煤直接液化残渣(DCLR)的热解特性,重点对其热解过程气体的析出规律进行了分析讨论。研究表明,液化残渣热失重分为三个阶段,在405.10 ℃以前为残渣热解第一阶段;405.10～523.83 ℃主要为高沸点油和沥青质等的大量热分解阶段,当温度达到478.45 ℃时,失重速率达到最大值,此时失重量约占总失重的40.27%;523.83 ℃以后残渣的失重曲线较为平缓,失重量约占总失重的50.55%,主要由产物的二次分解和矿物质的热分解所造成。热解过程气体产物的析出也分为三个阶段,第一阶段主要释放的是H₂O和CO₂,第二阶段中析出的主要为CO₂,CH₄,CO、H₂O和少量SO₂,同时在458.4～791.9 ℃范围内伴随着焦油的大量析出,第三阶段主要是CO₂,CO和H₂O的析出。CO₂的释放主要归功于含氧杂环或OCO等含氧基团的断裂,而CO的释放主要由醚键以及含氧杂环热分解造成,脂肪烃的热分解是CH₄释放的主要原因。     

高温下黑索金（RDX）热分解动力学模拟

应用分子动力学模拟方法研究了黑索金(RDX)在纯高温下的分解机理, 研究结果表明RDX初始分解机理主要为N-N键的断裂形成NO2分子, 然后发生H原子转移反应形成H2O, HONO, HO和NO分子; 通过对RDX热分解反应物和生成物的研究结果表明N2和H2O分子是RDX分解过程中最稳定的生成物, NO2, HNO3, NO, NO3和HONO分子为RDX热分解过程中的中间产物; 在高温4500K, CO, CO2和OH分子出现的频率逐渐提高, 表明这几种分子在高温下更容易形成.     

傅里叶红外光谱法研究GAP/AP混合体系的快速热裂解

用T-Jump/FTIR在线联用分析技术,研究了GAP/AP混合体系在模拟燃烧条件下快速加热高温高压的热裂解。结果表明,GAP/AP混合体系的主要热裂解气相产物的组成发生了变化,说明组分之间存在相互作用。压力对GAP/AP混合体系气相产物有明显的影响,表明混合体系组分GAP和AP之间的相互作用是通过AP分解气相产物进行的,混合体系不但存在气相之间的反应,也存在气相/凝聚相反应。而温度并没有影响AP对GAP的作用。用T-Jump/FTIR在线分析技术能够实现模拟燃烧条件下含能材料实时气体产物分析,为从微观反应的角度探索含能材料的快速高压热裂解及其组分之间的相互作用提供一条技术途径。     

低变质煤-循环煤气微波共热解研究

低变质煤干馏热解生产兰炭、煤焦油、煤气被认为是其清洁高效转化利用的最佳途径。现有主流生产工艺普遍对原煤具有一定的粒度要求,煤焦油产量较低、质量不高,煤气中H₂,CH₄,CO等有效组分含量较低。为进一步提高低变质煤热解时煤焦油收率和质量,提出将微波热解低变质煤产生的煤气循环通入微波热解反应器中,进行低变质煤-循环煤气微波共热解。结合FTIR及GC-MS等对热解产品的分析表征,系统考察了微波功率、热解时间、煤样粒度对热解产品收率及组成的影响。研究结果表明： 低变质煤在循环煤气流量为0.4 L·min-1、微波功率为800 W、热解时间为40 min、煤样粒度为5～10 mm的工艺条件下热解,所得固体产品兰炭收率达62.2%,液体产品（煤焦油和热解水）收率达26.8%。不同微波功率及热解时间下所得兰炭红外谱线基本重合; 不同粒度煤样热解所得兰炭中—OH,CO, CC和C—O官能团含量差别较大。提高微波功率、延长热解时间、减小煤样粒度均有利于煤焦油的轻质化。     

高温高压下氮、氩对OH、O2辐射影响的光谱研究

 本文利用我们研制的棱镜谱仪探测技术研究了氢反应过程OH、O₂的激发辐射特性。研究表明，在高温高压下氩气、氮气减弱链式反应，降低OH辐射；但是，一定量的氩可以使O₂辐射加强。谱仪测量发现，O₂辐射迟于OH辐射，它直接证明了O₂在链中止后受激辐射。本文还观察了入射波激励和反射波激励下OH辐射强度及感应时间的变化过程。所用的光谱探测技术可用于冲击波激励或高速反应产生的高温高压激励辐射特性的研究。