生物质基喷气燃料的生产及应用进展

生物质基喷气燃料是指全部或大部分来源于生物资源的喷气燃料，符合清洁低碳、安全高效的现代能源体系的要求。以生物质基喷气燃料替代传统石油基喷气燃料有助于我国早日实现“碳达峰、碳中和”的远大目标。在阐述生物质基喷气燃料生产工艺的发展历程及生物质基喷气燃料应用现状的基础上，提出高密度的生物质基喷气燃料是未来喷气燃料的发展方向，具有多环结构的生物质是合成高密度生物质基喷气燃料组分的优质原料；同时，总结了高密度生物质基喷气燃料组分生产工艺的研究进展，展望了生物质基喷气燃料未来的发展及挑战。     

裂解态正癸烷点火延迟时间的理论研究（英）

在先进飞行器发动机中,吸热碳氢燃料在进入燃烧室之前会发生热裂解反应,生成未反应燃料和小分子裂解产物的混合物(称为裂解态燃料)。本工作研究了在1300~1800 K、0.1~3.0 MPa和当量比为1.0的条件下,不同的裂解转化率、裂解压力、点火压力和自由基对正癸烷裂解着火特性的影响。通过采用一种精确的组合机理,从理论上计算了流动反应器中3.0和5.0 MPa下正癸烷裂解组分,与文献中的实验结果吻合较好。结果表明,正癸烷在3 MPa和5 MPa下裂解的出口转化率分别为46.2%和58.8%,裂解产物分布一致,但乙烯的含量随着压力的升高明显的降低,而烷烃含量随着压力的增大而增加。尽管自由基总体含量很低,但在3 MPa条件下裂解产物中的自由基浓度依然高于5 MPa条件下。对于点火延迟时间的计算结果则表明,裂解态正癸烷的点火延迟时间随着转化率的增大而延长,且在5 MPa下随着转化率的变化更明显。相同转化率下,5 MPa下的裂解态正癸烷的点火延迟时间比3 MPa下更短。此外,与无自由基的裂解正癸烷相比,裂解正癸烷中自由基的存在可以加速着火过程,转化率小于40%时,着火延迟时间缩短15%以上。     

密度大于1的高密度液体碳氢燃料合成及复配研究

以双环戊二烯为原料合成了三种高密度燃料组元C10、C15及C20,其密度依次增加,但低温性质逐渐变差.为制备密度大于1且低温性质良好的高密度燃料,进行二元及三元复配,建立了复配燃料密度及低温粘度与组成的关系.C10可显著改善燃料的低温性质,而C20则可提高燃料密度.确定了兼具高密度和低粘度的燃料组成区域: C15为主组分,C10含量低于25%,C20的含量低于10%.此组成的复配燃料密度大于1 g·cm-3 (15 ℃),净热值达42.0 MJ·L-1,粘度小于500 mm2·s-1 (-40 ℃),倾点小于-70 ℃,具有良好的应用前景.     

多壁碳纳米管催化剂合成环氧化端羟基聚丁二烯

采用超声法将甲基三辛基氯化铵(A336)接枝在羟基多壁碳纳米管(MWCNT)表面,制备了A336/MWCNT催化剂。用傅里叶红外光谱(FTIR)和热重分析仪(TGA)表征了其结构。研究了其催化端羟基聚丁二烯(HTPB)合成环氧化端羟基聚丁二烯(EHTPB)的反应性能。结果表明,A336成功通过氨基与羰基的配位作用接枝在MWCNT表面,A336/MWCNT催化活性好、稳定性高、区域选择性强。催化反应4h时,HTPB环化度达25%,催化剂循环利用三次,HTPB环化度无明显下降,HTPB中反式1,4—CC的反应选择性较A336催化剂提高14.4%。     

含纳米铝颗粒的JP-10凝胶燃料理化及流变性能

为了提高液体燃料能量并解决纳米金属颗粒在燃料中沉降的问题,研究以有机小分子凝胶剂(LMWG)为凝胶因子,制备了含有纳米铝颗粒的JP-10凝胶燃料,测定了最低凝胶剂含量和凝胶相转变温度,探讨了凝胶剂含量和纳米铝颗粒含量对燃料密度、黏度、离心稳定性等物理化学性能的影响,通过剪切变稀测试、触变性测试、应变扫描、频率扫描等测试了凝胶燃料的流变性能。结果表明,纳米铝颗粒在LMWG/JP-10凝胶燃料中稳定分散,同时凝胶燃料可以在施加剪切力或加热的条件下实现凝胶态与液态的相互转变;铝颗粒的加入显著提高了燃料的密度、体积热值和黏度,当纳米铝颗粒含量为25%时,2%LMWG/JP-10的密度为1.156 g·mL^-1,剪切黏度为840 mPa·s,体积热值为45.8 MJ·L^-1。铝颗粒含量少于25%时会影响凝胶体系的稳定性,但当铝颗粒含量达到25%时,体系的稳定性超过同等LMWG凝胶剂含量的纯燃料。铝颗粒的加入显著增强凝胶体系的机械强度和结构稳定性,但燃料依旧保持良好的剪切变稀特性,并且无法恢复至受剪切作用前的状态。     

高密度高热安定烷基金刚烃燃料的合成及性质研究进展

烷基金刚烃具有高密度和高热安定性等特点,可为航空航天飞行器提供充足的推进能量和冷却能力。综述了烷基金刚烃燃料的合成进展,包括多环烷烃重排反应和金刚烷基化合物烷基化反应。分析了重排反应受热力学控制的特性,结合量子化学计算与实验产物分布推测重排反应路径;讨论了以金刚烷基化合物为原料烷基化反应具有区域选择性,能够实现定向合成指定烷基结构(甲基、乙基、丙基、丁基等)的金刚烃。同时,总结了烷基金刚烃燃料性质,归纳了针对烷基金刚烃燃料热安定性的评价方法和结果,分析了构效关系。其中,烷基金刚烃的密度和分子结构的紧凑程度有关,取代烷基链越长,密度越低,黏度越大;烷基金刚烃碳环数越多,密度越大。燃料的冰点和分子结构对称性有关,对称度越低,冰点越低。碳氢燃料热安定性主要由分子结构中包含的碳原子的种类及数量决定,其中各种碳原子稳定性顺序为季碳原子>伯碳原子>仲碳原子>叔碳原子。因此,未来有望采用具有区域选择性的高效合成方法,将烷基定向取代于金刚烃母体的叔碳原子上,实现从叔碳原子到季碳原子的转变,提升热安定性的同时保持烷基金刚烃较高的密度,这为未来定向高通量合成高密度、高热安定烷基金刚烃燃料提供了新的思路。     

HZSM-5纳米片催化正癸烷裂解高产低碳烯烃性能

为提高分子筛纳米片催化烷烃裂解的低碳烯烃收率,通过改变双季铵盐表面活性剂C22-6-6与Na+的比例(C22-6-6/Na+),水热合成出不同厚度(7.5～20.6 nm)的HZSM-5纳米片(ZN-x),并将其用于催化正癸烷裂解反应.结果表明:随纳米片厚度增加,催化剂外表面积和介孔体积显著降低,外表面Br?nsted...     

非晶态合金催化剂研究进展

对非晶态合金催化剂的制备及在催化领域中的应用进行了总结.骤冷法、化学还原法、浸渍还原法是非晶态合金催化剂的主要制备方法.催化剂的非晶态结构、表面形态、活性中心分布等可以通过XRD、EXAFS、DSC、SEM、TEM、XPS等方法进行表征、定性.     

高密度烃燃料合成进展

总结了液体高密度烃燃料合成的最新进展,从原料、合成路线、使用性能等方面评价了多环高密度烃、高张力笼状烃、纳米添加剂等的优缺点及发展前景,分析了高密度烃燃料合成中存在的问题,介绍了作者所在课题组在此领域的工作进展。     

异氰酸酯的绿色新工艺

介绍了羰化法、氨基甲酸酯阴离子脱水法等制备异氰酸酯的新方法及其优缺点 ,并且指出开发绿色新工艺的重要性。