杯芳烴包合納米催化劑的制備及其在碳氫燃料中的應用.pdf

1、吸熱型碳氫燃料作為一種可燃冷卻劑，可以同時滿足飛行器動力及熱管理雙重需求，而對于馬赫數(shù)大于5以上的高超聲速飛行器而言，燃料吸熱能力尤其重要。本文圍繞如何提高碳氧燃料化學熱沉展開，針對吸熱型碳氫燃料實際使用條件的特殊性，著重探索了碳氫燃料的擬均相催化可行性，為吸熱型碳氫燃料最終服務于高超聲速飛行器提供了重要的理論基礎和技術支持。主要工作和取得的成果如下：
　　 分別以對叔丁基苯酚和間苯二酚為原料，合成了一系列杯芳烴及其衍生物，根據(jù)

2、杯狀空穴結構以及油溶性差異，發(fā)現(xiàn)2，8，14，20－四(十一烷基)杯[4]間苯二酚芳烴具有最優(yōu)的包合作用。以水合肼為還原劑成功制備了油溶性的杯芳烴包合的納米Ni顆粒，隨著配體量的減少，反應溫度的升高，所得納米Ni顆粒形貌由球形逐漸變?yōu)楹Ｄ懶??？疾炝瞬煌磻獥l件對產(chǎn)品的影響，發(fā)現(xiàn)以水一乙醇為溶劑，n(配體)：n（Ni2+)=1：4，堿濃度為0.8 mol/L為最佳條件。此外，還以硼氫化鉀為還原劑，甲苯一水兩相反應，制備了樹枝狀的非晶態(tài)Ni

3、－B合金。研究中發(fā)現(xiàn)，反應溫度對枝狀結構的平均直徑影響較大，當反應溫度為70℃時，平均直徑最小，為20 nm。
　　 自制的納米Ni顆粒以及非晶態(tài)Ni－B合金不僅可以作為高能添加劑，還具有一定的催化活性，可以將所制備納米顆粒分散住碳氫燃料中考察它們的催化能力。當用于DCPD催化加氧時，納米Ni催化劑可使產(chǎn)物的收率為96.91％，效果優(yōu)于負載型Ni/ZSM－5催化劑；當用于JP－10催化裂化時，納米Ni以及非晶態(tài)Ni－B合金催化劑

4、町以顯著提高JP－10的裂解轉化率，相對于熱裂解，轉化率最大可提高50％，不同催化劑活性順序為：Ni(b)＞Ni(a)＞非品態(tài)Ni－B合金。其中非晶態(tài)Ni－B合金催化裂解的最佳溫度范圍為530～580℃，納米Ni催化裂解的最佳溫度范圍為540～600℃。
　　 本文還進行了吸熱型碳氫燃料配伍研究，考察利用直鏈烷烴改善JP－10等高密度碳氫燃料熱化學性質的可行性。測定了正辛烷和正癸烷與JP－10混配的兩個二元體系在不同組成和溫度下

5、的密度和粘度，計算了二元體系相應的超額體積和超額粘度。結果發(fā)現(xiàn)在298.15 K時，正辛烷+JP－10二元體系在xn－octanc=0.544處，VmE具有最小值，體積熱值約為36.17 MJ/L。而正癸烷+JP－10二元體系在xn—decane=0.615處，VmE具有最小值，體積熱值為36.43 MJ/L，略高于正辛烷+JP－10體系。根據(jù)Eyring液體粘性流動理淪，關聯(lián)了二元體系的粘滯性活化參數(shù)，粘滯性活化熵對吉布斯自山能的貢獻