二茂铁类燃烧性能调节剂研究进展_张晓勤
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具有支化结构的二茂铁基化合物的制备、抗迁移性及燃速催化性能研究为了摆脱地心引力在空中飞翔,人类发明了很多种方法,如热气球、飞机、直升机和火箭等。
其中,火箭是最强劲、最快速的一种摆脱引力的方式。
复合固体推进剂是火箭常用的一种推力。
复合固体推进剂是起推进作用的含能材料。
固体推进剂通常由无机氧化剂(高氯酸铵,AP)、金属燃料(铝,Al)、粘合剂(端羟基聚丁二烯,HTPB)和少量其他组分组成,包括塑化剂、固化剂、稳定剂和燃速促进剂(BRCs)等。
高效的复合固体推进剂需要具备较低的压力指数和稳定的燃烧速度。
随着科技的发展,开发高性能的复合固体推进剂逐渐受到高度重视。
通常有两种方式获得高效的复合固体推进剂,一种是开发新型复合固体推进剂,另一种是改进常规复合固体推进剂的配方而不改变其主要组成。
第二种方式相对更简单和快捷,常用方法有调整主体组分的粒径,如使用铝粉、超细的纳米级高氯酸铵,或调整粘结体系(粘合剂)组分等。
有两种方法可提高固体推进剂的性能。
其一是在固体推进剂中加入燃速促进剂,其二是使用高性能的粘合剂。
添加有效的燃速促进剂可以提高固体推进剂的瞬时燃烧速度,使燃烧速度平稳。
而加入高性能的粘合剂则可以提高粘结体系的机械性能。
因此,使用有效的燃速促进剂是提高复合固体推进剂性能的一种可行的方法。
在复合固体推进剂中添加燃速促进剂,可改变复合固体推进剂在燃烧室中的压力,降低其对温度和压力的敏感度,提高点火性能和燃烧稳定性,调节燃烧速度至适当值。
燃速促进剂种类繁多,过渡金属氧化物、纳米金属颗粒、金属螯合物和二茂铁及其衍生物都被用于提高固体推进剂的燃速。
其中二茂铁基燃速促进剂最为常用,其在固体推进剂中具有很好的可燃性、均匀的微观分散性、很好的和有机粘合剂相容性。
因此二茂铁基化合物、聚合物和衍生物受到研究者的广泛关注,不仅是由于其在燃速促进剂方面的应用,还因为其具有氧化还原可逆性、高的热稳定性和化学可修饰性等,因此它在其他领域,如催化剂、纳米材料、药物、生物活性化合物、材料科学、离子识别等方面的也具有广泛应用。
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。
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丁羟推进剂的高效燃速催化剂唐松青;丁宏勋【期刊名称】《化学推进剂与高分子材料》【年(卷),期】2004(2)1【摘要】研制了二茂铁类新型燃速催化剂RF、FBB和GFP ,以及碳硼烷类高燃速调节剂NHC ,它们都是高沸点的液态物质 ,是丁羟推进剂的增塑型高效燃速催化剂 ,具有良好的综合使用性能。
在推进剂配方中分别添加它们后 ,燃速可在 10~ 100mm/s(6 .86~ 9.8MPa)调节。
和叔丁基二茂铁 (TBF)相比较 ,挥发性大小次序为 :GFP <FBB <RF TBF ,迁移性大小次序为 :GFP <FBB <RF <TBF。
含GFP、FBB或RF的丁羟推进剂具有良好的综合性能 ,在贮存中燃速能保持稳定。
NHC是使丁羟推进剂获得 80~ 10 0mm/s(9.8MPa)高燃速的有效调节剂。
【总页数】4页(P8-11)【关键词】丁羟;推进剂;燃速催化剂;航空材料;航天材料;燃速调节剂;二茂铁衍生物;碳硼烷衍生物【作者】唐松青;丁宏勋【作者单位】中国科学院上海有机化学研究所【正文语种】中文【中图分类】TQ221.223;TQ426.94【相关文献】1.细高氯酸铵(AP)贮存时间对中燃速丁羟推进剂燃速的影响 [J], 何宜丰;刘美珍2.复合燃速催化剂对丁羟推进剂燃速压强指数的影响 [J], 唐汉祥;侯彩兰3.高燃速丁羟推进剂燃速可调节性研究 [J], 封锋;陈军;郑亚;唐健4.丁羟推进剂中燃速催化剂的研究进展 [J], 杨琼芬;薛卫东;王明玺5.含燃速催化剂的丁羟推进剂高压燃烧性能研究 [J], 徐浩星;鲁国林;赵秀媛因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
《双核二茂铁吖嗪化合物及其金属配合物的合成与燃速催化性能研究》篇一摘要本文旨在研究双核二茂铁吖嗪化合物及其金属配合物的合成方法,并探讨其燃速催化性能。
首先,我们通过化学合成法成功制备了目标化合物,并对其结构进行了表征。
随后,我们通过实验研究了该类化合物在推进剂中的燃速催化性能,为新型燃速催化剂的开发提供了新的思路。
一、引言双核二茂铁吖嗪化合物及其金属配合物是一类具有独特结构和性能的有机金属化合物。
由于其具有较高的热稳定性和良好的氧化还原性能,被广泛应用于催化、医药、材料等领域。
近年来,该类化合物在推进剂中的燃速催化性能也引起了广泛关注。
因此,研究双核二茂铁吖嗪化合物及其金属配合物的合成与燃速催化性能具有重要的理论和实践意义。
二、双核二茂铁吖嗪化合物的合成与表征1. 合成方法我们采用化学合成法,以二茂铁、吖嗪等为原料,通过多步反应成功制备了双核二茂铁吖嗪化合物。
具体步骤如下:首先,将二茂铁与吖嗪进行亲核取代反应,生成单核二茂铁吖嗪中间体;然后,通过配位反应将两个单核中间体连接成双核二茂铁吖嗪化合物。
2. 结构表征我们利用红外光谱、核磁共振等手段对合成的双核二茂铁吖嗪化合物进行了结构表征。
结果表明,目标化合物具有预期的结构,且纯度较高。
三、金属配合物的合成与表征1. 合成方法我们将双核二茂铁吖嗪化合物与金属盐进行配位反应,成功制备了双核二茂铁吖嗪金属配合物。
具体步骤如下:将金属盐溶解在有机溶剂中,加入双核二茂铁吖嗪化合物,搅拌一定时间后得到金属配合物。
2. 结构表征我们同样利用红外光谱、核磁共振等手段对合成的金属配合物进行了结构表征。
结果表明,金属离子已成功与双核二茂铁吖嗪化合物配位,形成了稳定的金属配合物。
四、燃速催化性能研究我们将合成的双核二茂铁吖嗪化合物及其金属配合物应用于推进剂中,研究了其燃速催化性能。
通过实验发现,该类化合物具有较好的燃速催化性能,能够显著提高推进剂的燃烧速率。
此外,我们还研究了该类化合物的催化机理,为进一步优化其性能提供了思路。
《双核二茂铁修饰卟啉及其过渡金属配合物的合成与燃速催化性能研究》篇一一、引言随着科技的不断进步,新型材料在众多领域中发挥着越来越重要的作用。
其中,双核二茂铁修饰卟啉及其过渡金属配合物作为一种新型的有机金属材料,在燃烧催化剂、光电材料、生物医药等领域有着广泛的应用前景。
本文旨在研究双核二茂铁修饰卟啉及其过渡金属配合物的合成方法,并探讨其燃速催化性能。
二、双核二茂铁修饰卟啉的合成(一)合成方法双核二茂铁修饰卟啉的合成主要通过卟啉环与二茂铁的连接来实现。
首先,制备卟啉环,然后通过化学反应将二茂铁基团引入卟啉环中,形成双核二茂铁修饰卟啉。
合成过程中需要选择适当的溶剂和反应条件,以获得较高的产率和纯度。
(二)表征与分析合成得到的双核二茂铁修饰卟啉通过红外光谱、紫外-可见光谱、质谱等手段进行表征和分析。
这些方法可以确定化合物的结构、纯度和分子量等关键信息,为后续研究提供基础数据。
三、过渡金属配合物的合成(一)合成方法将双核二茂铁修饰卟啉与过渡金属离子进行配位反应,可得到过渡金属配合物。
配位过程中需要控制反应条件,如温度、pH 值等,以获得最佳的配位效果。
此外,还需要选择适当的溶剂来促进配位反应的进行。
(二)表征与分析同样地,过渡金属配合物也需要进行表征和分析。
这些手段包括X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见光谱等,以确定配合物的结构、形貌和性质等关键信息。
四、燃速催化性能研究(一)实验方法采用燃烧实验来研究双核二茂铁修饰卟啉及其过渡金属配合物的燃速催化性能。
将化合物加入到燃料中,观察其对燃料燃烧速度的影响。
同时,还需要对燃烧产物的成分和性质进行分析,以评估化合物的催化效果。
(二)结果与讨论实验结果表明,双核二茂铁修饰卟啉及其过渡金属配合物具有良好的燃速催化性能。
这些化合物能够显著提高燃料的燃烧速度,降低燃烧产物的生成量,提高燃烧效率。
此外,这些化合物的催化效果还与其结构、性质和浓度等因素有关。
五、结论本文成功合成了双核二茂铁修饰卟啉及其过渡金属配合物,并对其进行了表征和分析。
新型二茂铁类燃速催化剂的研究
燃速催化剂在推动发动机性能提升和燃烧效率优化方面具有重要作用。
近年来,研究人员对二茂铁类燃速催化剂展开了深入研究,以期望取得更好的效果。
二茂铁是一种重要的有机金属化合物,其具有独特的结构和性质,因此备受研究人员的青睐。
通过对二茂铁类化合物的改进和优化,可以获得更高效的燃速催化剂。
一些最新的研究结果表明,通过调控二茂铁类化合物的结构和配位环境,可以有效提高其催化性能。
例如,将二茂铁类化合物与特定的配体配位,可以形成更加稳定和活性的催化剂,从而提高其催化效果。
此外,研究人员还发现,通过控制二茂铁类化合物的晶体形貌和晶格结构,可以有效调控其催化活性和选择性。
这为进一步优化二茂铁类燃速催化剂提供了新的思路和方法。
除了结构和配位环境的调控,研究人员还对二茂铁类燃速催化剂的反应机理进行了深入研究。
他们发现,二茂铁类化合物在催化过程中可以发生多种反应,包括氧化、还原和配位交换等,这些反应对催化剂的性能具有重要影响。
通过对二茂铁类燃速催化剂的深入研究,研究人员不仅可以深入了解其催化机理,还可以为其性能的优化和调控提供理论和实验基础。
这将为今后设计和制备高效的燃速催化剂提供重要参考和指导。
总之,二茂铁类燃速催化剂的研究具有重要的科学意义和应用价值。
通过对其结构、性质和反应机理的深入研究,可以为今后设计和制备更加高效的燃速催化剂提供重要的理论和实验基础。
相信在不久的将来,二茂铁类燃速催化剂将在推动燃烧技术和发动机性能方面发挥重要作用。
二茂铁对燃油燃烧的助燃作用研究与尾气成份测定姓名:黄新敏学号:20040004007 课件密码:9141单位:华南师范大学化学与环境学院一、前言1.目的(1)以二茂铁作为燃油添加剂,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。
(4)通过实验关注社会、关注环境,响应“建设节约型华师”的号召。
2.意义当今社会科技昌达,人们的生活水平逐步提高,汽车渐渐成为老百姓的消费品。
近年来,我国的汽车车辆数量特别是在大城市和经济发达的地区迅速增多,汽车尾气造成的空气污染已日趋严重,汽车尾气造成的大气污染已开始向深度污染和二次污染的方向发展如光化学烟雾。
据统计,大气污染物中的60%-70%是汽车排放的有害物质。
因此对能源的有效利用与对燃油燃烧尾气成份的测定与技术处理方法是当今社会倍受关注的能源和环境的两大热点问题。
二茂铁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,因而被广泛应用于各种拖拉机、铲运车、载重汽车和内燃机车等。
本实验就是以二茂铁作为燃油添加剂添加到柴油中,通过氧弹量热计测定其对柴油燃烧效率和燃烧速率的影响;并利用分光光度法测定燃烧尾气中SO2和NO2气体的含量,以此探讨它的助燃消烟作用。
3.文献综述二茂铁又称双环茂二烯基铁,它是一种具有夹心结构的金属有机化合物,在常温下呈橙色结晶状,不溶于水,易溶于柴油、汽油、苯、乙醇等有机溶剂,化学性质稳定,无味无毒。
国外二茂铁类燃速催化剂研究的新进展
黄根龙;唐松青;丁宏勋
【期刊名称】《推进技术》
【年(卷),期】1989(0)5
【摘要】本文综述二茂铁类燃速催化剂研究的最新进展,着重介绍几种引人注目的常用和新发展的燃速催化剂;同时,也涉及这类催化剂的挥发性和对AP及推进剂热分解的催化作用.最后分析了这类催化剂今后的发展趋向.
【总页数】5页(P46-50)
【关键词】二茂铁;燃烧催化剂;固体推进剂;热解
【作者】黄根龙;唐松青;丁宏勋
【作者单位】中国科学院上海有机化学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】V512
【相关文献】
1.二茂铁类燃速催化剂对含镁铝富燃料推进剂一次燃烧性能的影响研究 [J], 刘迎吉;刘林林
2.李逢泽与二茂铁类燃速催化剂 [J], 凌玲
3.国外二茂铁燃速催化剂研究的新进展 [J], 黄根龙;唐松青;丁宏勋
4.复合固体推进剂用新型二茂铁类燃速催化剂研究进展 [J], 冯海涛;刘晓菊;张弛;王艳丽;马晓燕
5.二茂铁类燃速催化剂在HTPB推进剂中的迁移性能及催化作用 [J], 侯斌;张祺祺;邵雨滴;祝世杰;毛羽;孟嘉鑫;张晨;李爽;刘学
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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。