二茂铁及衍生物对柴油的助燃和消烟作用汇总

二茂铁对柴油的助燃和消烟作用计算机模拟实验姓名：陈树华学号：20082401068 课件密码：815811 前言：柴油燃烧的危害及氮氧化物NOx PM形成机理柴油发动机产生的废气中含有大量炭黑和有害气体，炭黑含量决定了废气的烟度。

炭黑会使柴油发动机喷油器堵塞，从而使燃烧恶化，不仅增加燃料消耗，而且加剧空气污染。

柴油机燃烧过程中生成有氮氧化物NOx未燃碳氢化合物HG一氧化物CO 和碳烟微粒PM（颗粒）等有害物, 对人体非常有害。

随着环境保护的日益重视, 人们越来越关注柴油机的排气污染问题。

NOx 的形成机理[1] N2 在空气中约占79% , 它是随空气一起进入柴油机气缸的，是一种比较稳定的气体，一般不与Q进行化学反应。

它只有在温度达到 2 300 K以上并且在富氧区中时,才与O产生反应。

O2 ?2OO+ N2 ?NO + N N+ O2?NO+ O 当温度低于900 K 时2NO+ O 2 ?2NO2当温度低于410 K 时NO 2+ N O2? N2O4PM 的形成机理柴油机废气中的颗粒主要是不完全燃烧生成的碳烟, 包括某些碳氧化合物、SQ、燃油及机油中的灰分以及添加剂等形成的颗粒。

碳烟是燃料在1 500 K 以上、过量空气系数<0. 6 的高温缺氧区里经过脱氢反应生成的。

燃料射流中液核过浓的预混合区是生成碳烟的主要地方。

消除碳烟的关键是控制预混合燃烧阶段的空燃比,使过量空气系数在0. 6~ 0. 8 范围内, 使之不生成碳烟, 而不能指望在燃烧中后期的碳烟再氧化, 因为再氧化需要高温, 在富氧条件下必将伴随NOx 的增加。

目前提高柴油发动机燃烧效率，减少废气中炭黑的方法有两种，一种是物理化学方法，即加入少量助燃剂；另一种是机械方法，即改进柴油发动机燃烧室的结构，物理化学方法的实质是对柴油进行变性处理，提高雾化程度，增加热扩散，从而对柴油的燃烧起催化作用，使柴油对废气起洗涤作用，以减少排放，使发动机工作稳定，从而使柴油完全燃烧。

华南师范大学实验报告一、前言：1、实验目的：①了解二茂铁及其衍生物的应用，特别是作为一种优良的燃料助燃催化剂，其重要的经济价值与环保价值。

②掌握利用氧弹卡计测量油品燃烧所产生的热量的操作技术，应用CACE系统评价油品的燃烧效率。

③学会评价自制的二茂铁及其衍生物对柴油的助燃和消烟作用。

2、文献综述与总结：二茂铁及其衍生物由于其特殊的化学结构，具有芳香性、氧化还原性、稳定性及低毒性，因而有着广泛的用途及潜在的应用前景。

二茂铁及其衍生物已被广泛用作燃料助燃剂，以改善燃料的燃烧性能，还可以作为汽油的抗震剂。

如：可代替四乙基铅制得无铅汽油，提高汽油辛烷值（效能约为四乙基铅的80%）；可作为燃油助燃剂，促进燃油的完全燃烧，使动力机械燃烧室的积炭量减少，延长机械使用寿命，并可提高燃料利用率，减少烟尘对空气的污染。

有关文献报道在车用燃油中加入二茂铁，可节约燃料油10%~14%，车速增加10%，提高功率10%~13%，尾气中烟度下降30%~80%，二茂铁及其衍生物是一种优良的燃料助燃催化剂，其应用具有重要的经济价值与环保价值。

CACE系统可追踪体系在几十秒内完成燃烧过程，在测量和数据采集与处理方面实现实验室自动化具有不可比拟的优越性。

本实验利用计算机辅助化学实验系统（CACE）具有自动采集数据、存储及数据处理，适宜于快速反应的在线研究等优势，研究在柴油中加入二茂铁后二茂铁对柴油燃速和燃烧效率的影响以及二茂铁对柴油的助燃消烟作用。

二、实验部分：1、实验原理：（1）燃烧热测量原理：利用氧弹卡计测量柴油燃烧产生的热量。

根据能量守恒定律，样品完全燃烧放出的热量促使卡计本身及其周围的介质（本实验用水）温度升高，测量介质燃烧前后温度的变化，就可以求算出该样品的恒容燃烧热，在量热计与环境没有热交换的情况下，其关系式为：式中，m样为样品的质量，g；Qv为样品的恒容燃烧热，J/g；W（卡+水）为氧弹卡计和周围介质的热当量，J/℃，它表示卡计和水每升高1℃所需要吸收的热量；W（卡+水）= 14541.35(J/k)；m点火丝为点火丝的质量，g；Q点火丝为点火丝（铁丝）的在恒容条件下燃烧放出热量，其值为6694.4 J/g；ΔT为燃烧过程中温度的升高值，可利用CACE系统追踪燃烧过程中ΔT，经过雷诺作图法或计算法可校正由于系统热漏等原因产生的ΔT的测量偏差。

二茂铁对柴油的助燃和消烟作用与尾气成分测定一、前言实验目的（1）了解二茂铁以及衍生物的应用，特别是作为一种优良的燃料助燃催化剂，其重要的经济价值与环保价值。

（2）掌握利用氧弹卡计测量油品燃烧所产生的热量的操作技术。

实验意义二茂铁及其衍生物已被广泛用作燃料助燃剂，以改善燃料的燃烧性能，还可作为汽油的抗震剂。

本次实验旨在实验室条件下模拟汽车柴油的燃烧过程，测定相同质量的柴油在加入二茂铁前后的燃烧热值变化，以及测定SO2和NO2等废气的含量，通过数据分析体验二茂铁对柴油的助燃和消烟作用。

文献综述与总结二茂铁学名是二环戊二烯基铁，化学性质比较稳定，其结构中亚铁处于激化状态，具有多种催化特性[1]。

随着研究的深入，二茂铁及其衍生物的用途逐渐被认识和开发，不同类型的二茂铁衍生物具有不同的功能，归纳起来大概有以下四个方面：①在功能材料方面,用于燃油添加剂、作液晶材料、超导材料、稳定剂等；②在生物学上用作人工抗体、抗癌活性药物和细菌活性药物、生物酶电极及杀虫剂等；③在分析化学上用作膜电极、滴定剂等；④有机化学反应中作为不对称反应的催化剂和有机合成的中间体等。

（1）用于燃油添加剂目前，二茂铁最广泛的一个应用就是向柴油中加入一定量的二茂铁，能起到消烟助燃的作用，进而降低柴油发动机的排烟量和尾气中一氧化碳的含量，减轻排放尾气对环境的污染，增强发动机的功率。

另外，二茂铁还能够清除柴油机引擎燃烧室表面的沉积炭，并能在其表面沉积一层氧化铁膜，有效地防止了炭粒子的重新沉积。

将二茂铁及其衍生物添加到汽油中，不仅可提高汽油的辛烷值而且增强了抗爆性能，添加到燃烧重油的锅炉中，减少生成烟尘的效果更为明显，既提高了燃油的燃烧效率，又可节约燃料油[2].将二茂铁衍生物添加到火箭燃料中,能促进燃料的充分燃烧并起到消烟作用。

二茂铁衍生物是目前使用最广泛的火箭燃料催化剂之一[3]。

此外,含氨基硅烷二茂铁的硅烷聚合物可改善冷冻润滑剂的热性能和水解性能。

华南师范大学实验报告学生姓名学号专业化学教育年级、班级课程名称综合化学实验课件密码实验类型□验证□设计□综合实验时间 2014 年 4 月 2 日实验指导老师实验评分二茂铁及其衍生物对柴油的助燃和消烟作用一、前言1 实验背景二茂铁[(C5H5)2Fe]是一种橙黄色针状或粉末状结晶物，具有类似樟脑的气味，熔点173～174℃，沸点249℃，不溶于水，而溶于甲醇、乙醇、乙醚、苯、汽油、煤油、柴油等有机溶剂，具有高度热稳定性和耐辐射性，加热到470℃也不分解。

二茂铁的毒性很小，大白鼠20天口服致死量为600mg/kg，狗日服100mg/kg时，在四周内未见中毒现象。

在化学性质上，二茂铁与芳香族化合物相似，不易发生加成反应，容易发生取代反应。

二茂铁与芳香族化合物化学性质相似，具有独特的芳香性，甚至在一些情况下，其芳香性能大于苯环。

二茂铁为18 电子构型，具有良好的稳定性，其中心铁原子和环戊二烯基都具有一定的活性，从而可以进行一系列的有机反应。

在二茂铁的环上容易发生亲电取代反应，可进行金属化、氯化、酰基化、烷基化、磺化、甲酰化以及配合体交换等反应，从而可制备一系列用途广泛的衍生物。

二茂铁衍生物具有疏水性，这使其能够顺利地通过细胞膜，与细胞内物质相互作用，此外它还具有良好的稳定性、低毒性，因而可作为治疗某些疾病的药物，如抗癌药物等。

由于二茂铁及其衍生物还具有氧化还原可逆性，可在酶的作用下参与代谢作用，所以它们还可用来制造植物生长调节剂、杀虫剂等。

二茂铁衍生物具有良好的电导特性，当二茂铁与共轭体系衔接时，可以形成性能良好的分子导线。

第一个含二茂铁代表性的分子导线是1,1′- 双(三甲基甲硅烷乙炔基)二茂铁。

二茂铁的热稳定性、氧化还原性、结构可变性和金属特性，使得其在液晶材料方面的应用前景也十分广阔。

此外，二茂铁衍生物还被广泛地应用到抗菌剂，聚合物、纳米材料、电化学元件、生物化学、分析化学等邻域，对其的开发利用成为金属有机化学界的热议话题。

二茂铁对柴油的助燃和消烟作用与尾气成分测定一、前言1.1实验目的（1）了解二茂铁以及衍生物的应用，特别是作为一种优良的燃料助燃催化剂，其重要的经济价值与环保价值。

（2）掌握利用氧弹卡计测量油品燃烧所产生的热量的操作技术。

1.2实验意义二茂铁及其衍生物已被广泛用作燃料助燃剂，以改善燃料的燃烧性能，还可作为汽油的抗震剂。

本次实验旨在实验室条件下模拟汽车柴油的燃烧过程，测定相同质量的柴油在加入二茂铁前后的燃烧热值变化，以及测定SO2和NO2等废气的含量，通过数据分析体验二茂铁对柴油的助燃和消烟作用。

1.3文献综述与总结二茂铁学名是二环戊二烯基铁，化学性质比较稳定，其结构中亚铁处于激化状态，具有多种催化特性[1]。

随着研究的深入，二茂铁及其衍生物的用途逐渐被认识和开发，不同类型的二茂铁衍生物具有不同的功能，归纳起来大概有以下四个方面：①在功能材料方面,用于燃油添加剂、作液晶材料、超导材料、稳定剂等；②在生物学上用作人工抗体、抗癌活性药物和细菌活性药物、生物酶电极及杀虫剂等；③在分析化学上用作膜电极、滴定剂等；④有机化学反应中作为不对称反应的催化剂和有机合成的中间体等。

（1）用于燃油添加剂目前，二茂铁最广泛的一个应用就是向柴油中加入一定量的二茂铁，能起到消烟助燃的作用，进而降低柴油发动机的排烟量和尾气中一氧化碳的含量，减轻排放尾气对环境的污染，增强发动机的功率。

另外，二茂铁还能够清除柴油机引擎燃烧室表面的沉积炭，并能在其表面沉积一层氧化铁膜，有效地防止了炭粒子的重新沉积。

将二茂铁及其衍生物添加到汽油中，不仅可提高汽油的辛烷值而且增强了抗爆性能，添加到燃烧重油的锅炉中，减少生成烟尘的效果更为明显，既提高了燃油的燃烧效率，又可节约燃料油[2].将二茂铁衍生物添加到火箭燃料中,能促进燃料的充分燃烧并起到消烟作用。

二茂铁衍生物是目前使用最广泛的火箭燃料催化剂之一[3]。

此外,含氨基硅烷二茂铁的硅烷聚合物可改善冷冻润滑剂的热性能和水解性能。

二茂铁对柴油的助燃消烟作用及尾气成分测定二茂铁是一种有机化合物，其分子式为Fe(C5H5)2、二茂铁在柴油燃烧过程中可以起到助燃消烟的作用。

在尾气成分测定方面，常用的方法有气相色谱法和质谱法。

1.提高燃烧效率：二茂铁具有良好的氧化性，可以与柴油中含有的一些有害物质如多环芳烃等反应生成更易燃烧的产物，从而促进柴油的完全燃烧，提高燃烧效率。

2.降低燃烧温度：二茂铁的存在可以降低柴油的燃烧温度，减少氮氧化物的生成，并延缓部分燃烧产生的高温。

3.中和酸性物质：柴油中存在的一些酸性物质对柴油的燃烧产生副作用，而二茂铁可以中和这些酸性物质，减少其对燃烧的影响。

尾气成分测定是评估柴油燃烧质量和环境影响的重要手段。

常用的方法包括气相色谱法和质谱法。

气相色谱法是根据不同气体成分在特定条件下具有不同的挥发性和分离性来分析尾气中的成分。

该方法对尾气样品进行取样后，通常采用吸附剂进行富集，然后利用气相色谱仪进行分离和测定。

通过标准品的比对可以确定不同气体成分的含量。

质谱法是利用质谱仪对尾气样品中的分子进行离子化，然后通过检测离子产生的质量光谱来分析尾气中的成分。

质谱仪通常具有高分辨率和高灵敏度，能够准确测定尾气中各种有机和无机成分的含量。

尾气成分测定可以对柴油燃烧过程中产生的有害气体进行定量分析，评估其对环境和人体健康的影响。

常见的尾气成分包括氮氧化物、碳氢化合物、颗粒物、多环芳烃等。

通过测定尾气成分，可以指导柴油燃烧工艺的调整和控制，减少环境污染和健康危害。

总之，二茂铁对柴油具有助燃消烟的作用，并且可以通过气相色谱法和质谱法对柴油尾气成分进行测定。

这些方法可以帮助评估和控制柴油燃烧过程中产生的有害物质，减少环境污染和健康风险。

二茂铁及其衍生物对柴油的助燃和消烟作用二茂铁是一种重要的过渡金属有机化合物，由两个茂基环通过一个铁原子连接而成。

它具有许多独特的性质，包括良好的化学稳定性、易挥发性和低毒性。

因此，二茂铁及其衍生物广泛应用于许多领域，包括催化剂、发光材料和医药等。

近年来，二茂铁及其衍生物在柴油车尾气处理中的应用备受关注。

柴油车尾气中的氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM）被认为是对环境和人体健康有害的主要污染物，因此，减少柴油车尾气的排放是一项重要的工作。

二茂铁及其衍生物作为助燃剂可以提高柴油燃烧的效率和稳定性。

柴油燃烧中的氧化反应是关键步骤，而衍生物中的铁原子可以提供额外的氧化剂，促进燃烧反应的进行。

实验证明，添加二茂铁衍生物可以显著降低柴油的燃烧温度和燃烧反应的活化能，从而加快燃烧速率。

此外，二茂铁衍生物还可以提高柴油的稳定性，减少燃烧不完全和异物排放，提高柴油机的功率和热效率。

另外，二茂铁及其衍生物还可以作为消烟剂来减少柴油车尾气中颗粒物的排放。

颗粒物是由未完全燃烧的柴油和油烟经过气溶胶形成的固体微粒，对空气质量和人体健康造成威胁。

实验研究表明，添加二茂铁衍生物可以显著减少柴油机尾气中颗粒物的产生，特别是细颗粒物（PM2.5）的减排效果更为明显。

这是因为二茂铁衍生物可以催化颗粒物的氧化反应，将其转化为二氧化碳和水，从而降低颗粒物的排放量。

此外，二茂铁衍生物还可以抑制颗粒物的聚集和沉积过程，减少颗粒物的粒径和形态，提高尾气中颗粒物的可见度。

总的来说，二茂铁及其衍生物对柴油的助燃和消烟作用具有重要的应用潜力。

通过添加适量的二茂铁衍生物，可以提高柴油的燃烧效率和稳定性，降低尾气中氮氧化物和颗粒物的排放量，减少空气污染和健康风险。

然而，由于二茂铁衍生物的成本和环境影响等因素，其在实际应用中仍面临一些挑战。

因此，未来的研究应该进一步优化二茂铁衍生物的结构和性能，提高其催化活性和稳定性，并且开发更完善的柴油车尾气处理技术，以实现更高效、经济和环境友好的柴油车尾气净化。

实验三、二茂铁对柴油的助燃消烟作用与尾气成份测定一、前言1.实验目的：①了解二茂铁及其衍生物的应用，特别是作为一种优良的燃料助燃催化剂，其重要的经济价值与环保价值。

②掌握利用氧弹卡计测量油品燃烧所产生的热量的操作技术，应用CACE 系统评价油品的燃烧效率。

③学会评价自制的二茂铁及其衍生物对柴油的助燃和消烟作用。

2.实验意义：本实验对柴油直接燃烧和加二茂铁后再燃烧进行实验对比，观察柴油的燃烧效率和燃烧后的碳烟情况，得出二茂铁在柴油燃烧中起到了助燃消烟的作用，具有重要的经济价值与环保价值，是符合“绿色化学”的要求的。

另外，通过对尾气SO2和NO2的吸收测定，掌握尾气吸收的实验仪器的使用方法和测定方法。

3.文献综述与总结：近年来，随着我国农业和交通运输业的飞速发展，对石油的需求量增大，而石油资源有限，于是出现了石油供应不足、价格上涨的趋势。

2004全年我国进口原油12，272吨，2005年中国的石油日需求量比去年增11%;2006年石油消费量增长了6.7%。

我国进口原油的30%用于汽车消耗，据预测，中国未来能源供需缺口将越来越大，即使在采用先进技术、推进节能，加速可再生能源开发利用以及依靠市场力量优化资源配置的条件下，2010年仍将短缺能源8%，石油进口依存度，预计2010年将上升为23%。

现在我国年耗汽油和柴油总量约为1.15亿吨，进口原油及成品油已成为国家财政的沉重负担而且天然石油的储备是有限的，人类面临日益严峻的能源危机。

但经济的可持续发展必须是在保护生存环境、节约宝贵资源和降低能耗的前提下的发展。

因此，如何提高燃油燃烧效率和减少环境污染，研究新型节油防污染技术，成为人们十分关心的问题。

目前，人类使用的助燃剂有很多，包括燃烧促进剂、淤浆分散剂、水分离剂、灰分改质剂、乳化剂和催化剂。

笔者曾经做过利用乳化剂将柴油乳化之后再进行燃烧的实验，发现微乳柴油燃烧率比较高，燃烧之后几乎没有什么碳烟。

但是由于乳化过程需要搅拌较长时间，还需要控制搅拌速度等，较为麻烦，另外，除了助燃，由于柴油在高温、缺氧下裂解会产生大量碳烟，限制了柴油机的最大功率，严重影响了柴油的经济价值，并加剧了大气污染，因此有必要采取更有效的措施进一步减低碳烟的排放。

华南师范大学实验报告实验3 二茂铁及其衍生物对柴油的助燃和消烟作用姓名：学号：课件密码：23293组员：1.前言1.1目的和意义本实验用二茂铁作为燃油添加剂，利用氧弹量热计测定燃油在是否有添加剂存在下的燃烧热，了解和比较添加二茂铁对柴油燃烧效率和速率的影响以及二茂铁的节能助燃效应。

同时，学习和掌握甲醛法和盐酸萘乙二胺分光光度法分别测定SO2和NO2气体的浓度，并应用于柴油燃烧后尾气成分的测定。

通过物理化学实验的基本技术即量热技术的使用以及气体无机污染物的多种分析方法（包括分光光度法和气相色谱法）的学习与应用，使学生综合了解汽油添加剂在燃油助燃、消烟节能以及减少汽油尾气排放、减少大气污染中所起的作用。

从而进一步关注社会、关注环境。

1.2 文献综述与总结二茂铁及其衍生物由于其特殊的化学结构，具有芳香性、氧化还原性、稳定性及低毒性，因而有着广泛的用途及潜在的应用前景，这就激发了化学工作者极大的兴趣和关注，使其在许多领域里得到了应用。

二茂铁具有2个环戊二烯丌键结合的层状结构，丌键结合对称分子所具有的芳环性质，使其有很高的辛烷值及抗爆性，在节油、消烟、结炭、抗爆、提高辛烷值等方面有着重要的作用。

将二茂铁及其衍生物添加到固体、液体或气体燃料中，都有助于消烟和抗爆等作用，比如二茂铁可作为取代造成公害的四乙基铅的汽油抗震剂，还可以作为油漆的快干剂、长效助燃剂等，尤其是对燃烧时产生大量烟尘的烃类，效果更为显著。

二茂铁及其衍生物添加到锅炉燃料中，可减少烟的生成和喷嘴积炭，也可掺在煤粉中作助燃减烟使用。

此外，将二茂铁添加到动力机械燃料中，可使燃烧室的积炭减少，以降低烟尘对大气的污染。

含氨基硅烷二茂铁的硅烷聚合物可改善冷冻润滑剂的热和水解性能。

二茂铁衍生物还被用于火箭燃料的添加剂以提高固体推进剂的燃烧速度。

作为消烟节能添加剂常用于汽油、柴油、重柴油等液体燃料，对节约能源、减少烟尘、防止环境污染有明显效果，因而可广泛应用于各种拖拉机、铲运车、载重汽车和内燃机车等。

二茂铁及衍生物对柴油的助燃和消烟作用1.前言1.1实验目的①本实验选择不同的燃油添加剂；利用氧弹量热计测定燃油在不同添加剂存在下的燃烧热，了解和比较不同汽油添加剂对柴油燃烧效率与速率的影响以及添加剂的节能助燃效应。

②学习和掌握甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法测定SO2气体的浓度以及盐酸萘乙二胺分光光度法测定NO2气体浓度的分析方法以及气相色谱测定方法,并应用于汽油燃烧后尾气成份的测定。

③通过物理化学实验基本技术---量热技术的使用与气体无机污染物的多种分析方法（包括分光光度法和气相色谱法）的学习与应用使学生综合了解汽油添加剂在燃油助燃、消烟节能以及减少汽油尾气排放减少大气污染中所起的作用。

关注社会、关注环境。

1.2文献综述与总结1.2.1 柴油助燃剂的作用柴油发动机产生的废气中含有大量炭黑和有害气体，炭黑含量决定了废气的烟度。

炭黑会使柴油发动机喷油器堵塞，从而使燃烧恶化，不仅增加燃料消耗，而且加剧空气污染。

而柴油机的燃油经济性、排烟、有害物质排放都是与燃油在燃烧室内的燃烧情况密切相关的。

柴油的扩散燃烧是造成燃烧不完全的主要原因。

燃油能否在汽缸内迅速雾化蒸发，能否尽快有空气混合均匀，能否迅速着火，是燃油能否完全燃烧的先决条件。

因此，是否具备上述条件之一就成为判断某种添加剂性能的依据。

而助燃剂的作用原理便是能加速上述过程，是燃油接近或达到完全燃烧，助燃剂最明显的作用就是能使柴油迅速的、完全的燃烧，从而降低油耗，减少燃烧室内的积炭和顶部活塞的结焦。

据研究，从燃油燃烧化学机理的化学动力学过程来说，就燃烧过程的地位而言，以自然过程显得更为重要。

这是燃烧促迚剂的研究的一个方向。

碳氢化合物，在经过直链反应产生于另一种很活泼的自由基RH和氧通过引发反应产生R和HO2ROO·后，存在三种可能的反应历秳，产生三种退化分子产物。

他们是不稳定的中间产物，容易分解而产生更多的自由基，从而是化学反应速度增加。