2-苯基[60]富勒烯吡咯烷衍生物的合成研究

为了给高能炸药提供钝感剂,以提高其安全性能,用甘氨酸、苯甲醛和C60等为原料合成了2-苯基[60]富勒烯吡咯烷衍生物(产物1),探讨并获得了产物1的适宜合成工艺条件: 反应物C60、苯甲醛和甘氨酸物质的量之比为1∶4∶6,温度为105 ℃,反应时间为14 h,此时产率可达到75%(以消耗的C60计).用FT-IR(傅立叶变换红外光谱)、UV-Vis(紫外可见光谱)、1H-NMR(核磁共振氢谱)和MS(质谱)表征了产物1的结构,初步探讨了产物1对HMX(奥克托今)的钝感作用.结果表明,产物1对HMX具有明显的钝感作用,添加质量分数为1%的产物1可使HMX的摩擦感度降低到33%,撞击感度降低到48%.     

硫酸氢酯化富勒烯醇的合成与表征

为了提高聚合物膜的质子传导性能、阻醇性能、化学稳定性及热稳定性,以C60为原料,与NaOH和H2O2反应制得富勒烯醇1,富勒烯醇再与发烟硫酸反应制得硫酸氢酯化的富勒烯醇2.用FT-IR(傅立叶变换红外光谱)、MS(质谱)和元素分析等测试方法对产物结构进行了表征.产物2的最佳合成工艺条件为:反应物富勒烯醇与20%发烟硫酸的物质的量比为1∶11,反应温度为25℃,反应时间为72h.此时产物2产率可达到52.2%(以消耗的C60计).     

柱色谱法批量分离N-甲基-2-(3-硝基苯基)吡咯烷[3’,4’:1,2][60]富勒烯研究

经C60、N-甲基甘氨酸和间硝基苯甲醛反应得到N-甲基-2-(3-硝基苯基)吡咯烷[3′,4′∶1,2][60]富勒烯(MNPF)反应液,旋转蒸发干燥得质量分数为23%的MNPF粗品,采用柱色谱法批量分离其中的MNPF。确定了柱色谱法批量分离MNPF的最佳工艺条件:二硫化碳为流动相,柱层析用硅胶(37~48μm)为固定相,色谱柱直径5cm,高径比为6∶1,最大上样量为23 g。此时分离所得MNPF纯度达99%,回收率为92.3%。     

柱色谱法批量分离N-甲基-2-(3-硝基苯基)吡咯烷[3',4'∶1,2][60]富勒烯研究

经C60、N-甲基甘氨酸和间硝基苯甲醛反应得到N-甲基-2-(3-硝基苯基)吡咯烷[3 ′,4′∶1,2][60]富勒烯(MNPF)反应液,旋转蒸发干燥得质量分数为23％的MNPF粗品,采用柱色谱法批量分离其中的MNPF.确定了柱色谱法批量分离MNPF的最佳工艺条件;二硫化碳为流动相,柱层析用硅胶(37～48 μm)为固定相,色谱柱直径5cm,高径比为6∶1,最大上样量为23g.此时分离所得MNPF纯度达99％,回收率为92.3％.     

PVC熔融盐气化制备低氯富氢可燃气试验

为了研究新型的医疗废物无害化与资源化利用方式,在立式管式炉反应器中研究NaOH熔融盐对医疗废物主要组分——PVC(聚氯乙烯)气化产物的影响.结果表明:PVC熔融盐气化最适温度为750℃;气化反应中添加O2能明显提高H2与CH4产气量,且加入O2流量为40 mL/min时产气量最高;熔融盐与PVC的相关反应发生较为迅速,所需时间较短,且反应时间对产物影响不显著;气化过程中加入NaOH熔融盐后,产出的有效气体以H2为主.750℃下,H2体积分数在有效气体组分中占38.3％,显著高于不添加熔融盐时的常规气化.加入熔融盐后,产出气体中HC1的质量浓度由1.17×105 mg/m3下降至46 mg/m3,降低效果显著.     

甘氨酸盐捕集二氧化碳的ATR-FTIR研究

为研究甘氨酸盐溶液吸收二氧化碳的整个过程,采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱法(ATR-FTIR)指认甘氨酸钾溶液及其二氧化碳吸收饱和溶液的13个特征峰,对甘氨酸钾溶液吸收二氧化碳的过程进行跟踪测试,通过表征反应物和生成物了解整个吸收反应过程.ATR-FTIR测量结果表明,在吸收二氧化碳过程中随着甘氨酸钾溶液pH值的逐渐降低,溶液中NH3、N-COO-和HCO3-的含量逐渐增加.其中溶液中的氨基(NH2)不断消失,表明甘氨酸钾吸收剂吸收了二氧化碳,即溶液中不断发生氨基质子化反应(NH2→NH3+),并生成氨基甲酸酯(N-COO-)和碳酸氢根(HCO3-).该结果有助于进一步了解甘氨酸盐吸收二氧化碳的反应机理和反应动力学.     

富勒烯及其水溶性衍生物的生态毒性效应研究进展

富勒烯(C60)作为最具代表性的纳米材料之一,由于其独特的物理化学性质而得到广泛应用.然而,近年来研究发现,富勒烯及其水溶性衍生物能够与生物体作用而产生相应的毒性效应,这引起了学者和政府的关注.系统评述了富勒烯水悬液及水溶性富勒烯衍生物的制备,富勒烯在环境中暴露以及在生物体内的行为;重点介绍了富勒烯及其水溶性衍生物的生态毒性效应研究现状,讨论了其毒性效应可能的机理;最后归纳了影响其毒性效应的因素,并提出了需深入研究的问题.     

芳香酯类富勒烯衍生物的制备及光电性能研究

以PCBM为初始原料,经过水解、酯化反应,生成3类富勒烯衍生物,采用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(1H NMR和13C NMR)、元素分析仪、质谱(MS)对产物结构进行了表征;并通过紫外可见光谱、循环伏安法等手段研究了目标物的光学与电化学性能,结果表明,目标物PCBTE、PCBBE、PCB(4-MOB)M的LUMO能级分别为-3.91 V、-3.88 V、-3.94 V。     

富勒烯并4,4'-二(N-乙酰基-2-氨乙基)二苯基环丙烷的合成

以对甲苯磺酰肼、4,4'-二(N-乙酰基-2-胺乙基)苯甲酮和C60为原料,采用一锅煮方法合成了富勒烯并4,4'-二(N-乙酰基-2-氨乙基)二苯基环丙烷,为后期水溶性核素促排剂的合成提供原料。该方法比已报道方法反应步骤简单,操作方便,安全性好。采用紫外可见光谱(UV-Vis)、核磁共振氢谱(1HNMR)、红外光谱(FT-IR)、质谱(MS)对产物的结构进行了表征。     

重结晶-柱色谱联用法分离C60研究

为了提高粗富勒烯中C60的分离效果,采用重结晶-柱色谱联用法从粗富勒烯中分离C60.结果表明,以邻二甲苯为溶剂,80℃时重结晶分离1次,可得纯度为90％的C60,再以活性炭作单一固定相、甲苯为流动相,对结晶分离得到的90％C.进行柱色谱分离,当活性炭与富勒烯的质量比为9:1,色谱柱的高径比为10:1时,所得C60的纯度和总回收率分别为99.9％、81％.     

沸石强化热处理对土壤中铜和锌的固定作用

为研究热处理对土壤中重金属的固定作用,从甘肃白银采集铜和锌污染土壤,研究了好氧和厌氧热处理法及沸石强化热处理法对土壤中铜和锌形态变化的影响。结果表明,与好氧热处理相比,厌氧热处理对土壤中的铜和锌有更好的固定效果,且温度越高固定效果越好。在500℃时,厌氧热处理可使土壤中铜和锌的可氧化态和残渣态之和分别由原土样的31.7%和31.3%提高到93.3%和89.4%。在好氧条件下,在200~450℃范围内,是否添加沸石对土壤中铜和锌的固定效果并无明显影响;而在500℃时,添加沸石处理对重金属铜、锌的固定效果明显提高。在500℃时,与好氧热处理相比,添加沸石强化好氧热处理下铜和锌的弱酸可提取态质量比下降了12.7%和12.1%,而残渣态质量比增加了8.6%和12%。     

乳化炸药高压热分解试验研究

为分析压力在乳化炸药泵送事故中的影响,运用高压加速量热仪对乳化炸药、硝酸铵和含有10%水分的硝酸铵样品热分解特性进行研究。结果表明:压力对于乳化炸药,硝酸铵和含有10%水分硝酸铵样品的热分解有着显著的影响,压力条件下虽然起始分解温度基本没有变化,但是样品反应速率有了显著的升高,导致放热量增大。水分的存在阻碍硝酸铵的热分解,在乳化炸药配方中适当增加水份含量可以提高乳化炸药生产安全性。分析认为相比于温度,压力对于泵送事故的影响更为关键。     

化学放热系统热爆炸潜在危险性评价

讨论化学放热系统的热稳定性和临界条件,用化学反应物无消耗的假设推导化学放热系统热失控(热爆炸)时的动力学参数临界值,得到热失控的判据、临界点火温度和熄火温度。提出用系统安全指数概念来评价放热反应系统发生热爆炸的潜在危险性,分析化学放热系统的平衡域。用硝酸甲酯分解爆炸实例,说明如何利用安全指数对具有热爆炸可能性的系统的潜在危险性进行定量评价,其预测结果与实验结果一致。     

湘江衡阳段沉积物对硝态氮的吸附特性研究

为探究沉积物对水体中硝态氮的吸附特性,以湘江衡阳段上游沉积物为研究对象,通过室内模拟吸附试验,探讨沉积物吸附硝态氮的影响因素、动力学规律及吸附等温线特征,并且利用SEM、FTIR等表征手段揭示吸附机理。结果表明,环境因素的改变会对硝态氮的吸附产生一定影响,泥水比的增大使沉积物的固体浓度效应明显,吸附量减小;硝态氮初始质量浓度越高,吸附量越大;温度越低越有利于沉积物对硝态氮的吸附;扰动速率偏高和偏低都会使吸附量减小。吸附过程在60 min后逐渐达到稳定,其吸附过程符合准二级动力学模型方程和Langmuir等温吸附方程,以化学吸附和单分子层吸附为主。SEM表征分析表明,沉积物呈粗糙多孔的片层结构,具有较多的吸附位点;FTIR表征分析表明,沉积物对硝态氮有一定的吸附作用,沉积物中含有羟基、酰基等多种基团,与硝态氮反应的机理主要表现为置换和吸附作用。     

复合乳化剂对乳化炸药热安全性影响研究

为了探究复合乳化剂对乳化炸药热分解特性的影响,使用C80微量热仪通过MC法研究了乳化剂A(SP80)和乳化剂B(T152)作为单一乳化剂和复合乳化剂(加入比例为1:1、1:2、2:1)制备的乳化炸药。以升温速率为0.5K/min时的C80热流速曲线为基础来求解5种炸药热分解反应的表观活化能(Ea)、指前因子(lnA)等热安全参数。结果表明,使用复合乳化剂制备的乳化炸药稳定性均高于使用单一乳化剂的乳化炸药。采用复合乳化剂可导致乳化剂分子间排斥作用降低,使分子排列更紧密,增加了界面膜的致密性。当加入的乳化剂比例为m(SP80):m(T152)=1:2时,由于两种乳化剂相互作用形成致密的复合界面膜,其稳定性最高。     

硝酸异辛酯热安定性的实验研究

使用加速量热仪(ARC)研究硝酸异辛酯(EHN)的热分解,得到热分解温度随时间的变化曲线,自放热速率、分解压力随温度的变化曲线以及分解压力随升温速率的变化曲线。分析在绝热条件下硝酸异辛酯的热分解反应动力学和热分解过程,计算表观活化能、指前因子和反应热等参数。根据绝热热分解的起始温度和反应热数据,给出硝酸异辛酯在反应危险度等级中的分类,并计算在75℃时的反应风险指数。     

煤加水热化学还原反应体系H2S成生实验模拟研究

为研究煤在加水热模拟条件下H2S气体的生成规律,采用自主设计的高温高压封闭反应装置,在高温、真空条件下对煤加水反应体系进行H2S气体成生实验模拟研究。使用Agilent 7890B气相色谱对热模拟温度（250~550℃）内的气相产物取样分析。结果显示:在温度不超过300℃时,该阶段主要是发生物理脱吸附作用,且化学还原作用还较微弱,H2S气体生成量较少;在300~550℃,该阶段为煤中有机硫分解释放硫自由基的主要阶段,H2S气体生成量急剧攀升,在450℃达到最大值。总体来说,煤中有机硫分解释放的硫自由基量对H2S气体的生成量有重要的影响,硫自由基量越高,H2S的生成量就越大。     

壳聚糖季铵盐的制备及其降尘性能研究

以壳聚糖为原料,对其季铵化改性制备了一种新型煤矿用环保降尘剂。主要包括单体3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CTA)的合成与壳聚糖季铵盐（HTCC）的制备。通过单因素试验研究了反应时间、反应温度、碱用量、单体配比等因素对HTCC降尘率的影响,并采用正交实验确定了最佳的工艺合成条件为:m(NaOH)/m(CTA)=1.2,m(CTA)/m(CTS)=3.5,60 ℃下反应10 h;用IR、XRD表征了HTCC。当HTCC投加量为0.4 g/L,pH=6、温度25 ℃时,煤尘去除率达到最大约为94.6%,在降尘领域中有着良好的应用前景。     

无机酸对硝酸铵热稳定性影响的研究

为了研究硫酸、盐酸两种无机酸对含能材料硝酸铵热稳定性的影响,使用绝热加速量热仪ARC和微量量热仪C80,对纯硝酸铵及硝酸铵和硫酸、盐酸的混合物进行了热分析实验并研究各种样品在恒温以及升温条件下的吸、放热特性。根据化学反应动力学和热力学理论,确定了硝酸铵及其与无机酸的混合物发生放热分解反应的反应动力学参数和热力学参数。基于Semenov热爆炸模型,计算并比较了各样品标准包装的自加速分解反应温度。     

Investigation of the decomposition reaction and dust explosion characteristics of crystalline dicumyl peroxide

The dicumyl peroxide (DCP) is widely used as a polymerization initiator, catalyst and vulcanizing agent in the chemical industry. A number of accidents have been caused by its thermal instability in storage or manufacturing process. Thus, its hazard characteristics have to be clearly identified. First of all, the differential scanning calorimeter (DSC) is used to measure the heat of decomposition reaction, which can contribute to understanding the reaction characteristics of DCP. The accelerating rate calorimeter (ARC) is used to measure the rates of temperature and pressure rises of decomposition reaction, and then the kinetics parameters are estimated. Furthermore, the MIKE 3 apparatus and the 20-l-Apparatus are used to measure and analyze the dust explosion characteristics of DCP at room temperature and atmospheric pressure. Finally, Semenov's thermal explosion theory is applied to investigate the critical runaway condition and the stability criterion of decomposition reaction, and to build the relationship of critical temperature, convective heat transfer coefficient, heat transfer surface area and ambient temperature. These results contribute to improving the safety in the reaction, transportation and storage processes of DCP.