正癸烷与二甲苯在超临界压力下的热裂解

采用连续流动装置对正癸烷和二甲苯在超临界压力下的热裂解对比研究. 用气相色谱和色质联用仪对其气相产物和液相产物进行分析, 计算气相产物产率和裂解转化率, 并运用计算化学方法获得正癸烷和二甲苯不同化学键的键能, 从实验和理论上分析其裂解反应的难易程度和裂解规律. 实验结果表明, 在4 MPa和650、700、750 ℃条件下, 正癸烷比二甲苯更容易裂解, 正癸烷裂解产物以C₁-C₃小分子的烃类和氢气为主, 而二甲苯裂解产物主要为乙苯、甲苯和其它芳香类化合物; 键能计算结果表明, 正癸烷碳链骨架的C－C键能和C－H键能均较小, 裂解反应的诱发步骤应该是C－C键断裂, 而二甲苯苯环上C－C和C－H键能均较大, 裂解诱发步骤应该是侧链甲基脱氢反应. 因此正癸烷裂解反应以C－C键断裂和脱氢反应为主, 二甲苯裂解主要发生侧链甲基C－C键断裂和脱氢反应, 而芳环则比较稳定, 理论计算键能分析与裂解实验结果一致.     

甲基苯热裂解机理的理论研究

在半经验UAM1方法及从头算UHF／3－21G*水平的基础上，用考虑了电子相关效应的密度泛函UB3LYP／3－21G＊方法对碳前驱体甲基苯的热裂解反应机理进行了研究，并对反应物、产物自由基及过渡态的结构进行了能量梯度法全优化。计算结果表明，甲基苯的热裂解温度较低时，首先支持苯环甲基上的C－H键断裂，继而发生生成联二甲苯的反应。随着温度的提高，生成苯自由基的反应比例将增加，同时发生少量的苯环上C－H键断裂的反应。该反应机理与实验结果相一致；用密度泛函方法UB3LYP／3－21G*计算的反应标准焓变ΔH与实验值吻合较好。     

不同热裂解温度下ZSM-5对玉米秸秆催化热裂解烃类选择性影响

为探讨不同热裂解温度下ZSM-5对玉米秸秆催化热裂解特性及烃类选择性的影响,本研究利用TGA对比有无ZSM-5时玉米秸秆的热裂解失重曲线,利用Py-GC/MS对比玉米秸秆在450、500、550和600℃下的热裂解和催化热裂解产物分布。结果表明,ZSM-5的使用可以降低玉米秸秆最高分解速率时对应的热裂解温度,降低温度为23℃。未使用ZSM-5时,热裂解产物种类以及烃类选择性均随热裂解温度的升高不断增加,在600℃时,烃类选择性达到最高,为11.33%;使用ZSM-5后,烃类产率随热裂解温度的升高先增加后减少,在550℃时,烃类选择性达到最高,为29.24%。使用ZSM-5后,玉米秸秆催化热裂解主要产物中出现了甲苯、茚、萘、二甲基萘等烃类,甲苯的最高产率为4.76%,萘的最高产率为3.96%。     

高密度烃燃料四氢环戊二烯三聚体的合成及热裂解

以双环戊二烯为原料,经D-A反应及催化加氢合成了高密度烃燃料四氢环戊二烯三聚体(THTCPD).该三聚体的密度为1.082 g/cm3,体积热值为47.5 MJ/L,闪点为120℃,凝固点为48~49℃.采用裂解器与色谱-质谱联用技术,对THTCPD的热裂解进行了在线监测,结果表明温度对裂解反应影响较大.对裂解产物的结构进行了分析,产物以甲烷、乙烯、丙烯、环戊烯、环戊二烯、苯和甲苯为主.依据产物结构及单分子自由基反应模型,推测得到了9种路径的裂解机理.采用X3LYP法进行了各自由基的热力学计算,得到各反应路径的相对能量及路径比.通过不同温度下的裂解转化率,计算得到热裂解反应动力学方程,经线性拟合得到活化能Ea=6.67×104kJ/mol,指前因子A=133.75.     

1, 3-丁二烯热裂解的动力学计算与模型研究

1, 3-丁二烯是碳氢燃料燃烧和裂解过程中生成的一种重要产物,也是形成多环芳烃(PAHs)的一种重要前驱体。目前,关于1, 3-丁二烯燃烧实验以及机理的研究较多,但是其热裂解机理的研究较少。本文在B3LYP/CBSB7水平下对1, 3-丁二烯裂解过程中相关反应的反应物、产物以及过渡态进行了几何结构优化和频率计算,并通过组合方法CBS-QB3计算得到了单点能和热力学参数。对于紧致过渡态的反应和无能垒反应,分别采用过渡态理论(TST)和可变反应坐标过渡态理论(VRC-TST)计算其高压极限条件下的反应速率常数。计算得到的反应速率常数与已有文献报导的结果吻合较好。通过量子化学计算,对Hidaka等人提出1, 3-丁二烯的热裂解机理模型进行了更新和改进:更新后的机理模型包含45个物种和224步反应,并对更新后的机理模型进行了模拟验证。结果表明,更新的机理模型能更好地预测1, 3-丁二烯激波管裂解实验过程中C₂H₂、1-丁烯-3-炔(C₄H₄)以及苯(C₆H₆)主要产物的浓度分布,为进一步完善核心机理(C₀-C₄)模型提供了可靠的热、动力学参数。     

奥克托金(HMX)的T-Jump/FTIR快速热裂解研究

采用T-Jump/FTIR快速热裂解原位红外光谱联用技术研究了奥克托金(HMX)在0.1,0.2,0.3和0.4MPa的Ar气条件下,以1000℃·s-1的升温速率快速升温至设定的反应温度,用快速扫描傅立叶变换红外光谱跟踪分析分解产物的种类和相对摩尔浓度的变化,研究了温度及压力对初始检测产物的影响.结果表明,HMX在快速热裂解5s过程中红外所检测到的主要气相产物为CO,CO2,NO,NO2,N2O,HCONH2,CH2O,H2O,HNCO及HCN,并给出了这些产物相对摩尔浓度随时间变化的曲线.根据气体产物相对摩尔浓度的比率N2O/HCN,研究了压力和反应温度对HMX的快速热裂解过程及机理的影响,认为在低温HMX分解的C—N键断裂在两竞争反应中占优,通过压力的变化证明了气相产物之间存在二次反应.     

碳氢燃料热裂解机理及化学动力学模拟

发动机设计中,燃烧室的热管理问题日益突出.其根源必然涉及到碳氢燃料的化学机理模型.讨论了大分子烃类燃料热裂解反应的反应类型,分析了各反应类型的详细动力学以及对热裂解反应的灵敏度、重要性.根据热裂解反应类型有限和基于物质的一维表示,开发了大分子烃类反应机理的自动生成程序ReaxGen.建立了相应的热、动力学数据库,探讨了如何建立碳氢燃料的详细热裂解化学动力学模型.最后我们建立了正庚烷热裂解反应的详细机理,并用该机理模型模拟预测了产物分布和转化率,理论上计算了热沉值.所得结果与文献结果进行对比讨论.     

碳/碳复合材料碳源化合物乙苯热裂解机理的热力学研究

主要采用Gaussian 03程序中的密度泛函理论(DFT),在UB3LYP/6-31G*水平上对碳材料用碳源化合物乙苯的初期热裂解反应机理进行了研究.对反应物和产物的结构进行了能量梯度法全优化,计算了不同温度下(298～1573 K)的热力学参数.结果表明:在298～1573 K下,热力学首先支持生成甲苯自由基和甲基自由基的反应为主反应路径.低温下,生成苯乙基自由基(α位脱氢)的反应比例大于生成苯基自由基的反应,而高温下(823 K),生成苯基自由基的反应比例大于苯乙基自由基(α位脱氢)的反应.     

正癸烷热裂解实验和动力学模拟

采用自制常压裂解装置, 研究了正癸烷在温度范围为973-1123 K, 停留时间为0.5-2 s时, 热裂解主要气相产物氢气、甲烷和乙烯的分布情况. 根据自主开发的机理生成软件ReaxGen, 构建了正癸烷热裂解的详细机理, 该机理包含1072步反应和281个物种. 进一步进行动力学模拟, 并用实验结果进行了初步验证. 结果表明, 在反应的温度区间内, 短的停留时间有利于乙烯和氢气的生成. 通过敏感度分析, 确定了常压下973 K, 停留时间为1 s时影响氢气、甲烷和乙烯产量的主要反应步骤是烷基的重排和β裂解反应.     

碳源甲基苯热裂解机理的密度泛函动力学研究

在热力学研究的基础上,用UB3LYP/3-21G^*方法对甲苯热裂解机理进行了动力学研究。计算得到了甲苯的5种热裂解路径的活化能。用过渡状态理论,计算得到了这些路径在298～1223K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,其速控步的活化能△E~0^θ^≠=402.27kJ/mol;当温度高于963K达1223K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,该路径的活化能△E~0^θ^≠=456.91kJ/mol。以上研究结果与实验结果相一致。     

Low-temperature Heat Capacity and Standard Thermodynamic Functions of D-Galactose and Galactitol

The heat capacities of D-galactose and galactitol were measured on a quantum design physical property measurement system(PPMS) over a temperature range of 1.9―300 K, and the experimental data were fitted to a function of T using a series of theoretical and empirical models in appropriate temperature ranges. The fit results were used to calculate thermodynamic function values,C_p,m^θ,Δ₀^TS_m^θ, and Δ₀^TH_m^θfrom 0 K to 300 K. The standard molar heat capacity, entropy and enthalpy values of D-galactose and galactitol at 298.15 K and 0.1 MPa were determined to be C_p,m^θ =(227.96±2.28) and (239.50±2.40) J·K^-1·mol^-1,S_m^θ= (211.22±2.11) and (230.82±2.30) J·K^-1·mol^-1 and = H_m^θ (33.95±0.34) and (36.57± 0.37) kJ/mol, respectively.     

平衡常数的无热容近似式

本文基于自由能函数随温度变化极为缓慢的特性,按热力学基本关系式简捷地导得了一个不需热容数据的平衡常数近似式(简称无热容近似式),应用该式仅需一个温度下的K_p值和可自手册查得的标准生成热及标准熵的数据即可在较宽的温度范围内求得另一温度下的K_p值,且具有较高的准确度。     

Synthesis of NiFe2O4 Nanowires with NiO Nanosheet as Precursor via a Topochemical Solid State Method

Large scale NiFe₂O₄ nanowires were synthesized with NiO nanosheets as precursor by means of the topochemical solid state method. The morphologies and magnetic properties of NiFe₂O₄ annealed at different temperatures were studied. An appropriate annealing temperature was requested to transfer NiO nanosheets and Fe^- ions into NiFe₂O₄ nanowires. In the beginning stage of synthesizing process, the shape of NiO nanosheets remained unchanged at low temperatures. And then, NiO nanosheets split into nanowires from 400℃ to 600℃. At last they transformed into nanoparticles from 700℃ to 1000℃. Thus, the optimized annealing temperature was selected as 600℃ because the NiFe₂O₄ obtained at 600℃(N600) exhibited a maximum aspect ratio of 50 with a diameter of 20 nm and a length of 1 μm. Furthermore, N600 also displayed the largest magnetization value of 26.86 A·m²/kg and the lowest coercivity(H_c) of 8914 A/m.     

Syntheses, spectroscopic characteristics and thermolytic rearrangements of bis-[(trimethylgermyl)methyl]platinum(II) and bis-[(trimethylstannyl)methyl]platinum(II) complexes

The preparations and spectroscopic characteristics are reported of a series of (trimethylgermyl)methyl- and (trimethylstannyl)methylplatinum(II) complexes with diene and P-donor ancillary ligands, cis-Pt(CH₂GeMe₃)₂L₂ (L = PPh₃ or PPh₂Me; L₂ = dppe or cod) and cis-Pt(CH₂SnMe₃)₂L₂ (L = PPh₃; L₂ =cod). Thermolysis of toluene solutions of cis-Pt(CH₂GeMe₃)₂(PPh₃)₂ leads to cis-Pt(Me)(CH₂GeMe₂CH₂GeMe₃)(PPh₃)₂ via β-alkyl migration, after (non-rate-limiting) phosphine dissociation. Estimated activation parameters (ΔH_{298 K}^‡ = 126 ± 3 kJ mol⁻¹, ΔS^‡ = + 17 ± 7 J mol⁻¹ K⁻¹ and hence Δ_{298 K}^‡ = 121 ± 5 kJ mol⁻¹) suggest that this system is more migration labile than its silicon analogue, primarily as a result of a lower activation enthalpy. While cis-Pt(CH₂GeMe₃)₂(PPh₂Me)₂ reacts similarly but less readily, Pt(CH₂GeMe₃)₂(dppe)₂ is inert at operable temperatures. Thermolysis of Pt(CH₂GeMe₃)₂(cod) generates 1,1,3,3,-tetramethyldi-1,3-germacyclobutane as the major organogermanium product, while from cis-Pt(CH₂SnMe₃)₂(PPh₃)₂, 1,1,3,3-tetramethyldi-1,3-stannacyclobutane predominates. Mechanistic implications are discussed.     

3,4-二硫方酸芳香性和气相酸性的理论研究

在RHF/6-311G^**,RHF/6-311+G^**和B3LYP/6-311+G^**水平优化得到3,4-二硫方酸(3,4-二巯基-3-环丁烯-1,2-二酮)三种平面构象异构体的平衡几何构型.用MP2(Full)/6-311G^**//RHF/6-311G^**方法计算单点能量,发现ZZ型异构体是能量最低构象,且ZZ和ZE型能量非常接近.用优化的最稳定构象ZZ型异构体在RHF/6-311G^**//RHF/6-311G^**,RHF/6-311G^**//RHF/6-311G^**,MP2(Full)/6-311G^**//RHF/6-311G^**和B3LYP/6-311G^**//B3LYP/6-311G^**水平计算其气相酸性(ΔG⁰)和同键反应芳香性稳定化能(HASE).用基团加和法(Group Increment Approach)在RHF/6-311G^**//RHF/6-311G^**和B3LYP/6-311G^**//B3LYP/6-311G^**水平计算其磁化率增量(Λ).计算结果表明,标题化合物的同键反应芳香性稳定化能和磁化率增量均为负值,表明它具有芳香性,实现了标题化合物芳香性的几何、能量和磁性的判定.     

The cyclohexadienylidenemethanone radical cation is a more stable distonic isomer of ionized benzaldehyde

Quantum chemical calculations (G3B3 and B3LYP/6-311++G(d,p)) and tandem mass spectrometric experiments demonstrate the higher stability of 1,3-cyclohexadienylidenemethanone radical cation compared to ionized benzaldehyde. Characterized by a heat of formation of 833 kJ mol⁻¹ (at 298 K), this ketene C₇H₆O⁺ isomer is found 43 kJ mol⁻¹ more stable. It has been generated by ion/molecule reaction between ionized benzaldehyde and neutral methanol, a new example of proton transport catalysis tautomerization. The greater stability of the ketene ion is due to the low IE of the neutral (7.49 eV).     

Na3V2(PO4)2O2F的合成及其在钠离子电池中的应用

目前,合成Na3V2(PO4)2O2F(NVPF)材料的方法包括高温固相法、水热法、溶剂热法等,这些方法均不利于该材料的大规模工业化生产.本文开发了温和的低温共沉淀法合成NVPF材料,该材料首次放电容量为105.6 mAh·g-1,首次效率为90.16％.经过简单的热处理过程,可以有效去除由于液相合成带来的结晶水以及吸...     

ClONO2与H的反应机理

在密度泛函理论B3LYP/6-31G^*基组下,研究ClONO₂+H→HONO₂+Cl和ClONO₂+H→OH+ClONO(cis)及ClONO₂+H→OH+ClONO(trans)的反应机理.计算得到各可能反应途径的过渡态,并经过内禀反应坐标(IRC)分析加以证实.三个反应的活化能垒(分别为19.5,20.0和23.2kJ·mol^-1)相差不大,可认为同时发生.但第一个反应放出的热量较多,可以看成是反应的主通道.     

Thermochemistry of the higher chlorine oxides ClOx (x=3, 4) and Cl2Ox (x=3–7)†

Heats of formation for ClO₃, ClO₄, Cl₂O₃, Cl₂O₄, Cl₂O₅, Cl₂O₆ and Cl₂O₇ molecules are determined at the B3LYP, B3PW91, mPW1PW91 and B1LYP levels of the density functional theory employing a series of extended basis sets, and using Gaussian-3 model chemistries. Modified Gaussian-3 calculations, which employ accurate B3LYP/6-311+G(3d2f) molecular geometries and vibrational frequencies, were also performed. Heats of formation were calculated from both total atomization energies and isodesmic reaction schemes. The latter method in conjunction with Gaussian-3 models leads to the most reliable results. The best values at 298 K for ClO₃, ClO₄, Cl₂O₃ and Cl₂O₄ as derived from an average of G3//B3LYP and G3//B3LYP/6-311+G(3d2f) calculations are 43.1, 54.8, 31.7 and 37.4 kcal mol⁻¹. From calculations carried out at the G3(MP2)//B3LYP and G3(MP2)//B3LYP/6-311+G(3d2f) levels, heats of formation for Cl₂O₅, Cl₂O₆ and Cl₂O₇ are predicted to be 53.2, 52.2 and 61.5 kcal mol⁻¹. All best values are reproduced within 1 kcal mol⁻¹ by using mPW1PW91/6-311+G(3d2f) isodesmic energies. Enthalpy changes for relevant Cl–O bond fission reactions are reported. Comparisons with previous thermodynamics data are made.     

Co/Hβ催化剂上N_2O的分解性能研究

采用浸渍法制备了Hβ分子筛负载钴氧化物催化剂。考察了催化剂焙烧温度和钴负载量对催化剂催化分解N2O活性的影响,并采用XRD、NH3-TPD、H2-TPR、SEM等手段对催化剂的理化性质进行表征。结果表明,催化剂中的钴物种主要以Co3O4尖晶石型形态存在;催化剂焙烧温度显著影响其酸性和酸量及氧化还原性能,焙烧温度达到700℃后,催化剂中有难还原的Co-Al-O物种生成。焙烧温度和钴负载量对催化剂的催化活性均有影响,焙烧温度为600℃、钴负载量为10%~15%的催化剂催化活性好,N2O分解温度低,t10、t50和t95分别为325~329℃、364~367℃和406~408℃。