电催化氮集成二氧化碳还原反应合成有机氮化合物

以化石能源如煤、石油和天然气为主要能源的社会发展模式,不仅导致不可再生资源枯竭,还引发大气中CO_(2)浓度持续上升的问题。随着人们对能源结构认识的深化和生态环境保护意识的增强,寻求有效的清洁CO_(2)固定和转化技术已成为研究热点。这些技术可利用太阳能、风能、潮汐能和地热能等可再生能源,促进人工碳循环、碳储存,并缓解环境恶化。在众多CO_(2)固定和催化转化技术中,常温常压下的CO_(2)还原技术受到可再生能源的驱动,有助于人工碳循环、碳储存,减轻环境退化。目前,水溶液中的电催化CO_(2)还原研究已取得显著进展,但在制造其他重要的有机小分子,如尿素、酰胺、胺及其衍生物,甚至氨基酸方面,仍有未开发的潜力。这些产品在肥料、化学品合成、医药化学和航空工业等领域有广泛应用,引起了广泛研究兴趣。通过氮集成的电催化CO_(2)还原反应制造有机氮化合物,能显著提高CO_(2)电还原技术的实际应用价值,同时也为生物小分子的起源提供参考,因此具有重要意义。然而,该过程涉及CO_(2)和含氮无机物的电化学耦合,包含多步电子和质子转移过程,因此面临着缓慢的动力学和复杂的反应机制。在本综述中,我们详细讨论了氮集成电催化CO_(2)还原生成不同产物的具体反应路径和合理的催化剂设计策略,这对于指导高效电催化剂的设计至关重要。尽管已经通过一系列策略取得了一定的研究进展,但仍然存在一些需要解决的挑战,这限制了它们在大规模实际应用中的发展。最后,我们对该领域的发展限制和改进的可能方向进行了讨论,希望这能有助于氮集成电催化CO_(2)还原反应催化剂的进一步发展。

二和四叠氮化合物的合成

由一、二和三乙二醇二（２－氯乙酸酯），Ｎ，Ｎ’－１，２－亚苯基二（２－氯乙酰胺）和季戊四醇四（２－氯乙酸酯）分别与０．５ｍｏｌ／ＬＮａＮ３的二甲基亚Ｗ（ＤＭＳＯ）溶液于室温下反应１ｈ，可以高产率、高纯度地合成相应的二和四叠氮化合物。由二和三乙二醇二（对甲基苯磺酸酯）与０．５ｍｏｌ／ＬＮａＮ３的ＤＭＳＯ溶液于５０℃下反应３ｈ，几乎可以定量地得到相应的二叠氮化合物。产物纯度经１ＨＮＭＲ和１３ＣＮＭＲ测定，其结构经ＭＳ和ＩＲ证实。

高压下主族金属富氮化合物的结构与含能特性

氮是地球大气的主要成分,体积分数约为78%。在常温常压下,氮以三键的形式(N≡N)结合为稳定的双原子分子。然而,在极端高压的作用下,氮气可以解离成含有双键(N=N)甚至单键(N―N)的固体聚合氮结构。由于N≡N与N=N、N―N之间存在巨大的能量差异,其转变过程中伴随着巨大的能量释放,因此,聚合氮是备受关注的高能量密度物质。然而,单质聚合氮必须在高于百万大气压(100 GPa)的环境下才能实现实验制备,苛刻的合成条件极大地限制了其发展及应用。研究发现,金属元素的引入可降低反应势垒,提供化学压力,有效降低聚合氮的合成压强,并形成丰富多样的聚合氮构型。为此,本文重点介绍了高压下主族金属氮化物的结构和含能特性研究进展,讨论了金属富氮化合物在高压下稳定的物理机制,并对未来新型富氮化合物的设计和制备方向提出展望。

应用于适配器分离增程的富氮化合物推力器研究

推力器采用富氮化合物五氨基四唑作为主要产气装药,并利用贮气室高压环境和收缩扩张喷管形成超声速气体射流,进而获得有效的推力,提升火箭导弹发射时适配器的分离距离。结合滑行滚动发电供电装置及推力器试制,开展了推力器的静力测试和动态分力测试,测试结果表明该推力器能够有效实现适配器的分离增程,且结构简单,适应能力强,能够为相关研究和应用提供参考。

两种高氮化合物对CS混合燃烧剂性能的影响

为提高燃烧型CS催泪弹的性能,通过在CS混合燃烧剂中添加不同含量的新型高氮含能材料5,5’-偶氮四唑铵盐(AZT)和5,5’-联四唑铵盐(BTA)制备了改性混合燃烧剂。采用气相色谱法测定改性混合燃烧剂的CS气化率,通过DSC测试改性混合燃烧剂的相容性,并测试其撞击感度、摩擦感度。结果表明:一定添加量的AZT和BTA能够提高CS气化率;AZT与CS混合燃烧剂相容,BTA与CS混合燃烧剂不相容;在撞击感度和摩擦感度测试条件下AZT改性混合燃烧剂均不发火。研究表明AZT可用作CS混合燃烧剂的添加剂组分。

浅析氮化合物对苯加氢催化剂的影响

以山西兰花科创新材料分公司环己酮装置为例,分析了氮化合物对苯加氢催化剂的影响,苯加氢反应中氮化合物的主要来源以及处理方法;指出,氮化合物使苯加氢催化剂中毒不是永久失活的,而是可逆的。

高氮化合物及其含能材料

高氮含能化合物及其含能材料是新型含能材料领域的研究热点之一。相比于传统的含能材料,高氮含能材料具有很多优异或独特的理化性能和爆轰性能。本文综述了新型高氮化合物及其含能材料的研究进展,介绍了国内外近十年来众多研究小组的相关工作,重点阐述了四嗪、四唑和呋咱3大类高氮含能化合物的合成、性能及应用研究进展。结合作者的研究工作,进一步探讨了高氮含能化合物在钝感高能炸药、推进剂和新型气体发生剂等含能材料领域中的应用前景。

高氮化合物在含能材料中的应用研究进展

综述了四嗪、四唑和呋咱等高氮含能化合物在固体推进剂、气体发生剂、炸药、烟火药等中的应用。国外研究结果表明，四嗪、四唑和呋咱等高氮含能化合物由于其优良的性能，在含能材料的多个领域有广泛的应用前景。

应用含氮化合物探讨新疆轮南油田油气运移

新疆轮南地区原油中含有丰富的吡咯类含氮化合物,不同层系或相同层系原油中吡咯类化合物总体分布型式相似,但绝对丰度与相对分布差异明显,显示显著的油气运移分馏效应。分析结果表明,奥陶系原油与三叠系、侏罗系原油具不同成藏期次与油气运移方向,奥陶系、石炭系原油运移方向为自西而东,主要注入点在轮南、桑塔木断垒带的西南侧;三叠系、侏罗系原油主要通过断层运移、聚集成藏,在后期构造演化过程中发生侧向分配调整。吡咯类化合物指示的油气运移信息反映了轮南地区地层的发育与构造演化史。

硅氮化合物交联的缩合型双组分室温硫化硅橡胶的热稳定性

从热失重、交联密度和溶胶量等方面研究了甲基硅橡胶用硅氮化合物作交联剂经无催化交联所得硫化胶的热稳定性,表明其耐热性比用Si(OEt)_4在催化剂存在下所得的硫化胶高150℃;前者在350℃×60h下,失重率约3％,降解反应速率常数为0.42×10^(-3)h^(-1),活化能为330kJ/mol;后者在200℃×60h下分别为8％,1.29×10^(-3)h^(-1),70kJ/mol。

甲酸络合萃取脱除焦化蜡油中碱性氮化合物的研究

为了降低焦化蜡油(CGO)中碱性氮化合物含量,防止碱性氮化合物毒害催化裂化和催化重整催化剂,在实验室条件下考察了不同萃取时间、温度、剂油体积比和甲酸含量等工艺条件对甲酸络合萃取脱除CGO中碱性氮化合物的影响。试验结果表明,在50℃、剂油体积比为1:5、萃取时间1min、甲酸含量98％的条件下,CGO抽余油中的碱性氮化合物含量降低到了49.75μg/g,抽余油收率达到95％以上。

润滑油基础油中含氮化合物对其氧化安定性的影响

将用四氯化钛和二氯化铜两步络合法得到的含氮化合物，即碱性含氮化合物和非碱性含氮化合物的浓缩物，分别以不同的浓度回掺入１５０ＳＮ、５００ＳＮ、１５０ＺＮ和６００ＺＮ四种润滑油基础油中，考察其对基础油氧化安定性的影响。结果表明：含氮化合物的存在对润滑油基础油的氧化安定性是不利的，其中碱性含氮化合物的影响更为显著，非碱性含氮化合物影响较弱；含硫化合物的存在则对润滑油基础油的氧化起抑制作用。还将碱氮、非碱氮和硫的含量与润滑油基础油的氧化诱导期进行关联，提出了一个经验关联式。

多叠氮基三唑类高氮化合物的合成与晶体结构

2,5,2'-三氯-1,1'-偶氮-1,3,4-三唑(1)与叠氮化钠反应首次合成含有多叠氮和四氮烯(N—N=N—N)结构的高氮化合物2,5,2'-三叠氮-1,1'-偶氮-1,3,4-三唑(3).在相同条件,2,5,2',5'-四氯-1,1'-偶氮-1,3,4-三唑(2)与叠氮化钠反应没有得到2,5,2',5'-四叠氮-1,1'-偶氮-1,3,4-三唑(b),而是得到其分解产物3,5-二叠氮基-1,2,4-三唑(4).用X射线单晶衍射测定了化合物3和4的晶体结构.晶体2b通过分子间氢键的相互作用形成具有9元环的三聚体,并由于三唑环共轭体系使氮上的H原子具有酸性,从而导致互变现象发生.

焦化蜡油中碱性氮化合物的ESI FT-ICR MS表征及其催化裂化反应特性

利用盐酸-乙醇溶液对焦化蜡油(CGO)中的碱性氮化合物进行了萃取分离,采用电喷雾-傅里叶变换离子回旋共振质谱仪(ESI FT-ICR MS)对CGO及其盐酸抽提物中的碱性氮化合物进行了表征,并在小型提升管催化裂化实验装置上,考察了碱性氮化合物的催化裂化反应特性。结果表明:CGO中的碱性氮化合物以N1类化合物为主,主要是带烷基或环烷基侧链的喹啉类和苯并喹啉类衍生物;在催化裂化条件下,萃取出的碱性氮化合物仍具有一定的催化裂化性能,但转化率较低,主要发生烷基侧链、环烷基侧链以及联苯桥键的断裂反应,较高含量的碱性氮化合物和多环芳烃是导致其转化率低、产物分布差的关键因素。

润滑油基础油中含氮化合物的分离

为了考察含氮化合物对润滑油基础油氧化安定性的影响，将１５０ＳＮ、１５０ＺＮ及９００ＺＮ脱蜡油用四氯化钛、二氯化铜络合法或磷酸改性硅胶色谱法进行分离，以获得含氮化合物、碱性含氮化合物或非碱性含氮化合物的浓缩物。结果表明：四氯化钛对总氮的脱除率为８０％左右，碱氮的脱除率可达９０％以上；二氯化铜对碱性含氮化合物的络合具有较高的选择性；用磷酸改性硅胶色谱法分离碱性含氮化合物，可以达到很高的回收率，但选择性较差。总的来看，用四氯化钛和二氯化铜两步络合的方法效果较好。

润滑油基础油中硫、氮化合物的氧化性能研究Ⅲ.基础油分离出的硫、氮化合物对饱和烃氧化性能的影响

用分步氧化 -还原法将润滑油基础油中的硫化合物分离成硫醚和噻吩 ,用两步络合法将基础油中的氮化合物分离成碱性氮和非碱性氮。采用差热分析方法考察了上述分离出的各类杂原子化合物对饱和烃氧化性能的影响。提出了用热流梯度表示杂原子化合物对饱和烃氧化的抑制或促进作用的强弱。结果表明 ,在差热分析条件下 ,除噻吩外 ,氮化合物和硫醚均使饱和烃的初始氧化温度降低。从热流梯度来看 ,碱性氮促进饱和烃氧化的能力强于非碱性氮 ,硫醚能抑制饱和烃的氧化 ,噻吩基本上没有抑制作用。亚砜和砜是硫化合物起抑制作用的中间体 ,当它们在饱和烃中的含量达 2 0 0 0 μg/g时 ,对饱和烃氧化有很好的抑制作用。当硫、氮化合物共存时 ,在所考察的硫、氮含量范围内 ,非碱性氮的含量变化对饱和烃氧化性能的影响最为显著 ,硫醚次之 。

富氮化合物3,3′-偶氮双(6-氨基-1,2,4,5-四嗪)合成研究

以三氨基胍硝酸盐、戊二酮为起始原料,经缩合、氧化、肼解、氧化溴代、氨解、水解等反应合成3,3′-偶氮双(6-氨基-1,2,4,5-四嗪)(DAAT)。详细介绍了各反应过程的具体步骤及收率,6步总收率为19%。采用红外光谱、核磁、DSC等分析手段确定DAAT结构,结果表明与文献基本相符。提出了缩合、氧化溴代反应的机理,指出了两步反应的详细历程。

激光氮化制备铁氮化合物的研究及应用

利用激光氮化方法 (LN方法 )对铁氮化合物的制备进行了研究 ,并在此基础上对取向硅钢表面进行了局域激光氮化处理。利用XPS光电子能谱对样品进行了检测分析。结果表明 ,在一定的工艺参数下 (激光功率、扫描速度等 )可实现铁氮化合 ,形成铁氮化合物。选取合适的扫描速度 ,扫描间距及N2 束流对取向硅钢表面进行激光氮化处理后 ,在取向硅钢表面生成了铁氮化合物。利用磁畴观测装置进行观测发现 ,激光氮化处理后 ,取向硅钢的磁畴明显细化 ,从而可以降低取向硅钢的铁损。

润滑油基础油中硫、氮化合物的氧化性能研究I.硫、氮化合物在氧化过程中的作用机理

利用红外光谱和色谱 -质谱对含硫、氮模型化合物——甲基苄基硫醚、二苯并噻吩、喹啉和吲哚氧化前后的结构变化进行鉴定。结果表明 ,在氧化条件下 ,喹啉单独存在时具有较高的氧化稳定性 ,部分氧化后的产物为酮亚胺 ,与在白油中喹啉的氧化产物一致 ;吲哚的氧化活性比喹啉强 ,除了自身氧化生成酰胺外 ,极易发生缩合反应。从所推测的氧化历程来看 ,喹啉和吲哚在烃类氧化过程中起引发剂的作用 ,一个喹啉分子可以诱导产生 3个烃自由基 ;而吲哚只能诱导产生 2个烃自由基 ,且由于易缩合 ,故促进氧化的能力比喹啉弱 ;甲基苄基硫醚具有很高的氧化活性 ,氧化生成砜 ,砜分子中临近硫原子的 α-仲碳受 S=O基团的吸电子作用易氧化为酮 ;二苯并噻吩在有氧环境下 ,比甲基苄基硫醚要稳定得多 ,其氧化产物主要是砜。

重质石油中含氮化合物的形态及分布分析Ⅰ

建立了萃取－柱色谱的预分离方法。对南京管输油中的含氮化合物进行了富集，并用ＧＣ／ＭＳ和红外光谱定性鉴定了所得的含氮化合物各组分。