納米鋁粉在環(huán)氧丙烷快速反應(yīng)催化機(jī)理研究.pdf

1、四川大學(xué)博士學(xué)位論文納米鋁粉在環(huán)氧丙烷快速反應(yīng)催化機(jī)理研究姓名：炎正馨申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：原子與分子物理指導(dǎo)教師：楊向東20060329四川大學(xué)博士學(xué)位論文氧丙烷快速反應(yīng)的催化機(jī)理的對比研究提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。用壓電式壓力傳感器測定了入射激波強(qiáng)度，并與理論計算結(jié)果進(jìn)行了比較，二者符合較好。4研究了納米鋁粉的鈍化對環(huán)氧丙烷快速反應(yīng)的影響。利用電子能譜(xPs)分析了存放于密封氬氣罐中幾個月粒徑分布在35—80rim的納米鋁粉，測得其表面氧化

2、層的厚度約為30nm。測得的點(diǎn)火延遲時間表明：該樣品可以使環(huán)氧丙烷快速反應(yīng)反應(yīng)速率提高約45％，相對于及時使用的納米鋁粉其催化能力有明顯下降。其掃描電鏡(SEM)檢測反應(yīng)物中發(fā)現(xiàn)有絮狀、片狀和顆粒狀的凝聚物且粒徑較大。這表明納米鋁粉的存放時間不僅影響其反應(yīng)活性，也影響其在快速反應(yīng)中的凝聚形態(tài)。5測量了納米鋁粉催化環(huán)氧丙烷快速反應(yīng)中部分產(chǎn)物的出現(xiàn)時間，給出了其快速反應(yīng)中間產(chǎn)物出現(xiàn)的先后順序。并與環(huán)氧丙烷快速反應(yīng)中相對應(yīng)的中間產(chǎn)物的出現(xiàn)時間

3、進(jìn)行了比較。其比較結(jié)果表明：加入高活性納米鋁粉后，中間產(chǎn)物的出現(xiàn)時間明顯變短，可以使環(huán)氧丙烷快速反應(yīng)反應(yīng)速率提高約85％。依據(jù)測定的多個反應(yīng)產(chǎn)物的出現(xiàn)時間，對納米鋁粉催化作用下環(huán)氧丙烷快速反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了反應(yīng)動力學(xué)計算，并進(jìn)行了反應(yīng)機(jī)理分析，給出了其快速反應(yīng)過程中重要的反應(yīng)產(chǎn)物和反應(yīng)通道。6使用Gaussian03的Ryb方法6311G基組對環(huán)氧丙烷空間線性結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化計算，得山其粒徑線度約為O435nm。環(huán)氧丙烷沸點(diǎn)約為30732K，

4、該實(shí)驗(yàn)中，環(huán)氧丙烷將經(jīng)歷蒸發(fā)及凝結(jié)過程兩個動態(tài)過程。依據(jù)電鏡測試結(jié)果可知，如果實(shí)驗(yàn)條件控制在其沸點(diǎn)附近且控制揮發(fā)時間，便可以得到理想的霧化狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)對環(huán)氧丙烷快速反應(yīng)中幾個重要中間產(chǎn)物的出現(xiàn)時間和激波壓力變化等參數(shù)進(jìn)行了多次重復(fù)測定，利用實(shí)驗(yàn)測得的反應(yīng)產(chǎn)物的出現(xiàn)時間對對添加納米鋁粉后環(huán)氧丙烷快速反應(yīng)的動力學(xué)行為進(jìn)行了反應(yīng)動力學(xué)計算。計算結(jié)果表明，添加納米鋁粉后，環(huán)氧丙烷快速反應(yīng)速率可以提高約85％以上。通過數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)對比分析