城市生活垃圾焚烧体系化学热力学平衡分析

采用化学热力学平衡分析方法，分析城市生活垃圾焚烧体系污染物的排放特性。主要计算了聚氯乙烯（PVC）及典型城市垃圾焚烧过程氯元素的化学平衡组成及其浓度，同时研究了脱氯剂对PVC及垃圾中氯转化的影响。计算结果表明，PVC热态反应的主要产物是HCl气体，在加入脱氯剂后温度低于600℃时，脱氯剂对HCl的脱除作用很明显；城市生活垃圾热解和燃烧过程中在温度超过600 ℃，垃圾中的有机氯和无机氯都将转化为HCl气体，而此时脱氯剂失去效果。由计算结果得到控制HCl生成，消除二口恶英污染物的生成反应工艺条件。     

2-氨基烟酸铈的制备及对PVC热稳定性影响EI北大核心CSCD

以2-氨基烟酸(2-ANA)、硝酸铈(Ce(NO3)3)和氢氧化钠(Na OH)为原料，合成出2-氨基烟酸铈(2-CANA)。通过红外分析、热分析等表征方法确定分子式为Ce(C6H5N2O2)3·3H2O。通过静态热稳定实验研究2-CANA的热稳定性能，再与其他热稳定剂的热稳定性进行比较，同时，将2-CANA与硬脂酸锌(Zn St2)、季戊四醇(PE)进行一种或两种以上复配来探究其复配热稳定剂的热稳定性能。当2-CANA∶Zn St2∶PE=2∶1∶2时，静态热稳定时间最长为51 min，动态热稳定时间为40.79 min，降解表观活化能(Ea)是最高的，说明其协同作用较强，能够更加有效地抑制PVC降解反应的发生，使PVC降解能力减弱，并且其流变性能和力学性能最佳；当2-CANA∶Zn St2∶PE=1∶1∶3时，其抗变色性能最佳。2-CANA能够有效地吸收PVC在热降解过程中释放的HCl气体，并生成Ce Cl3，有效地阻止PVC链上C-Cl和与氯相连的C-H断裂，使共轭双键减少，减缓PVC变色，抑制HCl的生成，在一定程度上延缓了PVC的热降解。     

6-甲基尿嘧啶镧对PVC热稳定性的影响

用复分解法,以硝酸镧、6-甲基尿嘧啶(MUA)、氨水为原料制备了6-甲基尿嘧啶镧(LMUA),利用红外光谱、热分析和元素分析对产物进行表征,确定其分子式为La(C₅H₄N₂O₂)NO₃·1.5H₂O。通过刚果红试纸法、高温老化实验和电导率实验,研究了LMUA对聚氯乙烯(PVC)的热稳定性能的影响,结果表明,LMUA单独作为PVC热稳定剂时,其热稳定性和抗变色性出色,静态热稳定时间达到了73min,动态热稳定时间为88min。将LMUA与其他热稳定剂联合进行二元和三元复配,产物的协同作用良好,稳定性有所提升。当复合稳定剂按质量比6-甲基尿嘧啶镧∶硬脂酸钙∶季戊四醇=3∶1∶1进行复配时,静态热稳定间达到88min,抗变色性和热稳定性最佳。LMUA可以与PVC降解过程中产生的HCl反应而生成LaCl₃,降低了HCl对PVC降解的催化作用,从而达到增强PVC热稳定性能的目的。     

吡咯与HCl和CHCl3分子间Cl(C)-H…π型氢键的理论研究

运用量子化学从头算(ab initio)方法,采用6-31G(d,p)基组对吡咯和HCl单体进行优化,结果表明MP2／6-31G(d,p)计算结果与实验结果较吻合．然后采用MP2／6-31G(d,p)方法对吡咯-HCl体系以及吡咯-CHCl3体系的分子间Cl(C)-H…π型氢键进行了理论研究,并在MP2／aug-cc-pVDZ水平计算了氢键作用能．研究表明,吡咯与HCl分子和CHCl3之间形成了Cl(C)-H…π型氢键,吡咯与HCl分子的氢键相互作用使HCl中H-Cl键长增加,振动频率减小了149cm^-1(红移);而吡咯与CHCl3之间的相互作用使CHCl3中的C-H键长减小,振动频率增加了33cm^-1(蓝移)．利用自然键轨道(NBO)分析表明电荷发生转移,吡咯-HCl体系中HCl得到0．0155e;吡咯-CHCl3体系中CHCl3得到0．0098e．     

F~2+2HCl→2HF+Cl~2反应机理的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,在6-311G^*^*基组下,计算研究了反应F~2+2HCl→2HF+Cl~2的机理。求得各可能反应途径的系列过渡态,并通过振动分析和内禀反应坐标(IRC)分析加以证实。比较反应能垒(理论计算活化能)发现,标题反应若以分子与分子作用机理进行,则需克服的最大能垒为150.63kJ.mol^-^1;若以F~2分子先裂解为F原子再反应的机理进行,则需越过能垒154.82kJ.mol^-^1,求得反应F+HCl→HF+Cl的线形和三角形两种过渡态,以三角形较稳定;求得反应HCl+Cl→H+Cl~2的两种过渡态,以线形较稳定。     

连续二氧化碳激光敏化氧化CF2HCL,CF2=CF2,CF2=CFCl,CHCl3,CHCl=CCl2和CH2=CH2

本文报道了连续二氧化碳激光敏化氧化CF_2HCl,CF_2==CF_2,CF_2==CFCL,CHCl_3,CHCl==CCl_2和CH_2==CH_2的反应,讨论了某些反应的机制。结果表明,激光敏化方法可以使不能直接吸收激光的反应物分子在气相中发生反应,并有可能产生卡宾。     

吡啶甲酸铑阳离子催化甲醇羰基化反应机理的理论计算

采用有效核近似从头算方法,在HF/LANL2DZ水平下用Berny优化法,对吡啶甲酸铑阳离子催化剂催化甲醇羰基化反应中各基元反应的中间体、过渡态和产物的几何结构进行了优化,过渡态结构通过振动分析进行了确认;计算了各反应的活化位垒.CH_3OH与CO在吡啶甲酸铑阳离子催化剂的作用下反应分4步进行:(1)CH3I氧化加成反应;(2)羰基重排反应:(3)羰基配位反应;(4)CH_3COI还原消除反应.对于各基元反应,CH3I氧化加成反应位垒最高(167.78kJ/mol),是整个反应过程的决速步骤;羰基重排反应和CH_3COI还原消除反应的活化位垒分别为110.67和62.94 kJ/mol,羰基配位反应的位垒为零.与[Rh(CO)_2I_2]-催化剂相比,吡啶甲酸铑阳离子催化剂具有相同的催化机理,但后者催化剂上各步反应的位垒较低.     

聚苯乙烯热降解机理的理论研究

采用密度泛函理论B3LYP/6-311G（d）方法,对聚苯乙烯（PS）热降解反应机理进行了研究。PS热降解的主要产物是苯乙烯,其次是甲苯、α-甲基苯乙烯、乙苯和二聚体等芳烃化合物。PS热降解反应主要包括主链C-C键均裂、β-断裂、氢转移和自由基终止等反应。针对以上各类反应进行了路径设计和理论计算分析,对参与反应的分子的几何结构进行了优化和频率计算,获得了各热降解路径的标准动力学和热力学参数。计算结果表明,苯乙烯主要由自由基的链端β-断裂反应形成;二聚体主要由分子内1,3氢转移的反应形成;α-甲基苯乙烯由分子内的1,2氢转移后进行β-断裂形成;甲苯由苯甲基自由基夺取主链上的氢原子形成;乙苯由苯乙基自由基夺取氢原子形成。动力学分析表明,苯乙烯形成所需要的能垒低于其他产物形成所需要的能垒,故苯乙烯为主要的热降解产物;这与相关实验结果基本一致。     

PP和PVC混合塑料的降解及脱氯研究

对聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)混合物在380 ℃下的热降解进行了研究。检测了PP和PVC混合塑料降解液体产物的沸点分布，并用铁氧化物作为固体吸附剂以除去产品中的氯元素。同时还研究了该混合物在ZSM-5催化剂存在下的降解，与热降解相比，ZSM-5催化剂加快了降解的速率，并且降低了液体产品的沸点。铁氧化物α-FeOOH和Fe3O4则能有效地降低产品中的氯含量。     

基于DFT密度泛函理论的聚酯热降解反应机理研究

本文应用密度泛函理论（DFT）研究钛系催化剂催化聚酯热降解的反应机理。分别以Ti(OEt)4化合物以及Ti(OEt)3 阳离子化合物为催化剂,探讨了二苯甲酸乙二酯（EDB）解聚反应的Lewis酸催化热降解反应机理（M1机理）和烷氧基配位催化热降解反应机理（M2机理）。结果表明,Lewis酸催化热降解反应机理在两种催化剂下的解聚反应能垒与无催化剂反应非常相似,未表现出明显促进作用;Ti(OEt)3 催化剂在M2机理中明显降低了解聚反应能垒,是聚酯热降解反应的催化活性中心。经轨道相互作用分析发现,阳离子催化剂和反应物EDB之间存在较为明显的轨道相互作用。     

ClH2反应体系的一个完全从头算的势能面

报道了一个关于 ClH2 反应体系的被称为BW3的从头算解析势能面. 这个势能面是基于用多参考组态相互作用(MRCI) 标度外部相关(SEC)的方法和非常大的基组计算得到的约1 200个从头算能点拟合而成, 且拟合达到了很高的精度. BW3面能正确重复H2和HCl的离解能, 及Cl H2抽取反应的吸收热. 对于Cl H2抽取反应, BW3给出的鞍点位于线性构型, 垒高为32.84 kJ/mol; 对于H ClH 交换反应, BW3 也给出线性势垒, 垒高为77.4 kJ/mol.     

单分子水对CH_2SH+NO_2反应机理影响的理论研究

在B3LYP/6-311++G(2df,p)水平下对单分子水参与下的CH_2SH+NO_2反应的微观机理进行了研究.为了获得更准确的能量信息,采用HL复合方法和CCSD(T)/aug-ccpvtz方法进行单点能校正.结果表明,加入单分子水后的CH_2SH+NO_2反应体系,共经过10条不同的反应路径,得到6种反应产物.与裸反应(CH_2SH+NO_2)相比,水分子在反应中起到了明显的正催化作用.不仅使生成产物trans-HONO的能垒(-52.84kJ·mol~(-1))降低了176.94kJ·mol~(-1),而且不需经过复杂的重排和异构化过程便可得到产物cis-HONO.在生成产物cis-HONO通道(Path3和Path4)中,活化能垒分别为143.65和126.70kJ·mol~(-1),而其裸反应的活化能垒却高达238.34kJ·mol~(-1).生成HNO_2的通道中(Path5和Path6)活化能垒分别为295.23和-42.19kJ·mol~(-1).其中Path6的无势垒过程使HNO_2也成为该反应的主要产物.另外,单分子水还可通过氢迁移的方式直接参与CH_2SH+NO_2的反应,活化能垒(TS7-TS10)分别为-10.62,151.03,186.22和155.10kJ·mol~(-1).除直接抽氢通道中的(Path8-Path10)外,其余反应通道均为放热反应,在热力学上是可行的.     

水稻秸秆与PVC塑料共气化过程中钾、钠、氯的迁移行为

采用固定床反应器,结合X射线衍射(XRD)表征和热力学计算研究了水稻秸秆与PVC塑料共气化过程中钾钠氯的迁移和状态变化。结果表明,混合物中氯的释放率与反应温度和PVC塑料的量(氯含量)有关。当反应温度为800~900℃时,PVC的量对混合物中氯元素释放率的影响最为显著;气化温度达900℃时,含PVC 20%(氯含量为11.5%)的水稻秸秆混合物中,氯元素的释放率较纯水稻上升了16.5%。与此同时,氯含量的增加也促进了钾钠在气相中的释放。气化温度为850℃时,当混合物中PVC比例大于20%(氯含量大于11.5%)时,氯对钾钠的气相析出有一定抑制作用;钾钠以KCl和NaCl的形式滞留在固相中,其含量随着混合物中PVC量的升高而降低。     

预脱氯处理PVC残渣和平朔煤共热解的协同效应研究

热解是煤炭清洁高效利用的有效途径,也是处理废旧塑料高效转化的重要方式。本文针对无害化处理困难的含氯塑料,以聚氯乙烯(PVC)和平朔煤为研究对象,提出将PVC先经预热处理脱除大部分氯,然后将预处理后的PVC残渣与煤进行共热解,并利用气相色谱(GC)、模拟蒸馏、GC-MS、元素分析、红外光谱及拉曼光谱等对热解产生的气体、焦油以及半焦的组成和性质进行分析表征。结果表明,预脱氯处理后的PVC和平朔煤的共热解过程存在协同效应,共热解对半焦和焦油的形成具有明显的正协同作用,焦油产率实验值比理论计算值最大高3.35%;而对热解水和气体的形成产生负协同作用,其中,CH_4产率下降最多,即出现最强的负协同效应;共热解使焦油中轻质焦油含量提高,其中,萘类物质含量显著增加,沥青减少,当预脱氯处理PVC添加量为10%时,轻质焦油含量比理论计算值提高5个百分点。此外,共热解半焦表面更为光滑,结构变得更加有序,石墨化度提高。     

四氯化硅催化氢化合成三氯氢硅机理研究

针对四氯化硅催化氢化过程采用第一性原理机理对其进行模拟研究,结果表明:没有催化剂时,SiCl4与H2反应能垒为464.45 kJ/mol,反应能量为74.94 kJ/mol,与热力学计算结果 71.85 kJ/mol一致.负载在HZSM-5分子筛上的氯化钡可催化四氯化硅氢化反应,其最具催化活性表面为(111)面;H2在BaCl2(111)面上表现排斥性;SiCl4表现为吸附性,可在BaCl2(111)表面稳定吸附并生成.SiCl3自由基,过程吸附能为448.33 kJ/mol;在催化剂BaCl2存在条件下,SiCl4与H2反应为自由基反应,反应步骤能垒为400.23 kJ/mol;氢化过程能垒降为184.97kJ/mol;催化氢化反应过程所需能量为64.20 kJ/mol.催化氢化过程反应条件相对无催化剂过程更为温和.     

木质素模化物紫丁香酚热解机理的量子化学研究

采用密度泛函理论方法B3LYP/6-31G++(d,p),对木质素模化物紫丁香酚的热解反应机理进行了量子化学理论研究。提出了三种可能的热解反应途径,对各种反应的反应物、产物、中间体和过渡态的结构进行了能量梯度全优化。计算了各热解反应途径的标准动力学参数,分析了各种主要热解产物的形成演化机理。键离解能计算结果表明,紫丁香酚中CH₃-O键的键离解能最小,各种键离解能的大小顺序为CH₃-O < O-H < CH₃O-C_aromatic < CH₂-H < HO-C_aromatic < C_aromatic-H。在反应路径(1)中,主要热解产物是3-甲氧基邻苯二酚,其形成反应的总能垒为366.6 kJ/mol;在反应路径(2)中主要热解产物是2-甲氧基-6-甲基苯酚,其形成反应的总能垒为474.8 kJ/mol;在反应路径(3)中形成邻甲氧基苯酚的总能垒很低,为21.4 kJ/mol,这表明,在连接甲氧基的碳原子上加氢后能够有效地降低木质素芳环模化物紫丁香酚去甲氧基反应的反应能垒。     

聚对苯二甲酸丁二醇酯二聚体热降解机理的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法 M06-2X/6-311G(d)研究了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)二聚体的热降解机理,对PBT二聚体热解过程设计了八条可能反应路径,计算了每条反应路径的各基元反应步的热力学及动力学参数。计算结果表明,在PBT初始热解过程中,主链发生协同反应的反应能垒明显低于自由基反应的能垒,因此,通过协同反应生成的对苯二甲酸、对苯二甲酸单丁烯酯、对苯二甲酸二丁烯酯和二对苯二甲酸-1,4-丁二酯是PBT初始热解主要产物。主链通过六元环过渡态进行的协同反应的反应能垒低于通过四元环过渡态的,PBT主链的断裂主要通过六元环过渡态的协同反应而进行。此外,还讨论了PBT主要产物的二次降解反应,研究发现,在二次降解反应过程中主要以协同反应为主,生成1,3-丁二烯、四氢呋喃、苯、CO₂、苯甲酸等主要产物。     

电石渣在煅烧/氯化反应中的HCl脱除特性研究

采用钙基废弃物———电石渣煅烧后脱除HCl。在煅烧/氯化反应器上研究脱氯反应温度、HCl体积分数、颗粒粒径和煅烧温度对电石渣脱氯性能的影响。结果表明,电石渣在700℃时取得最高氯化转化率;脱氯反应温度高于650℃后,电石渣氯化转化率均高于石灰石,电石渣高温脱氯更有优势。电石渣氯化转化率随反应气氛中HCl体积分数提高呈线性增长。随电石渣颗粒粒径增大,氯化转化率缓慢降低。高于900℃的煅烧温度不利于电石渣脱除HCl。煅烧后电石渣分布在2~10 nm的孔隙较多,氯化后分布在此孔径范围内的孔容和孔面积分别降低了56.2%和62.2%,2~10 nm孔隙是煅烧后电石渣吸收HCl的主要区域。     

咔咯锰(Ⅲ)配合物催化RNA磷酸二酯类似物HpPNP的水解断裂反应机理

采用密度泛函B3LYP方法研究了咔咯锰(Ⅲ)配合物催化水解断裂RNA磷酸二酯类似物2-羟丙基-4-硝基苯基磷酸酯(HpPNP)的反应机理以及中位取代基的性质和数目对反应能垒的影响。计算结果表明:断裂反应以特殊碱催化(SBC)机理进行,咔咯锰(Ⅲ)配合物与HpPNP形成双氢键和双配位独特的过渡态结构,经由P-O键断裂后形成产物。与无催化剂时相比,带吸电子取代基的咔咯锰(Ⅲ)配合物的催化能使反应能垒下降4%~34%。咔咯锰(Ⅲ)配合物中位的吸电子取代基效应能显著降低反应能垒,促进水解断裂反应的进行。     

希土元素异硫氰酸盐与苄胺配合物的制备、性质及标准生成焓的测定

制备了Pr、Yb两种希土元素异硫氰酸(?)与苄胺的固体配合物.并对其进行了组成分析、红外光谱分析、X射线衍射物相分析和热重分析.测量了298.15K时两种固体配合物RE(NCS)_3·4C_6H_5CH_2NH_2在HCl水溶液中的反应热和相应的两种希土元素异硫氰酸盐水合物RE(NCS)_3·n_1H_2O(RE为Pr时,n_1=7;RE为Yb时,n_1=6)在C_6H_5CH_2NH_2-HCl-H_2O溶液中的积分溶解热以及苄胺C_6H_5CH_2NH_2在HCl水溶液中的反应热.藉助本文所设计的热化学循环,求得了这两种配合物的标准生成焓,还计算了它们的晶格能.