联环丁烷高温燃烧模型的构建

高能量密度燃料在航空航天发动机领域的应用日益广泛。联环丁烷分子由两个四元环组成,密度为0.958 g·cm^(-3),理论低位热值为43.24 MJ·kg^(-1),具有作为高能液体推进剂的潜力。本文采用CCSD(T)/ccp VTZ//M06-2X/6-311G^(**)方法结合TST以及RRKM/ME理论,系统研究了联环丁烷的氢提取和开环裂解反应。通过对这些反应热力学和动力学参数的计算,以NUIGMech1.1机理为基础构建了联环丁烷的高温燃烧机理。使用该机理进行的动力学模拟结果表明,联环丁烷的点火随当量比的增大而变慢,这是因为联环丁烷初始分解生成乙烯的反应吸热。此外,与JP-10相比,在当前模拟条件下联环丁烷的点火延迟时间更短。根据反应路径分析,在高温条件下联环丁烷的开环裂解反应占主导地位,相应的裂解产物乙烯在高温燃烧中发挥重要作用。本文构建的联环丁烷反应模型有助于类似高张力碳氢燃料反应机理的研究。

联环丁烷及其甲基衍生物的设计和性质模拟

为获得高能量密度液体推进剂燃料,提升运载火箭的有效载荷,设计了20种不同甲基取代的联环丁烷衍生物,理论计算研究了联环丁烷及其甲基衍生物结构对性能的影响规律。研究结果表明:随甲基取代基数量的增多,联环丁烷衍生物的生成焓和比冲均呈现减小的趋势;当取代基为对位取代时其分子稳定性最好,生成焓和比冲值较大,而邻位状态取代时联环丁烷衍生物的生成焓和比冲值相对较低;在设计的化合物中,联环丁烷是比冲最高的物质,当联环丁烷与液氧的混合比为28.5∶71.5,0.1 MPa环境压力下,比冲可达304.52 s,燃烧产物主要组成为CO(34.64%)、CO_(2)(13.89%)、H_(2)O(29.54%)。联环丁烷衍生物的综合性能优于火箭煤油,具有作为高能推进剂的潜力,本研究为高能燃料的设计提供了理论支撑。

Synthesis of carborane-fused cyclobutenes and cyclobutanes

Transmetalation of carborane-fused zirconacycles to Cu（II） induces the C-C coupling reaction to form four-membered rings. This serves as a new efficient and general methodology for the generation of a series of carborane-fused cyclobutenes and cyclobutanes. A reaction mechanism involving transmetalation to Cu（II） and reductive elimination is proposed.