基于TG/DSC-MS和FTIR的纤维素热解特性研究

为了研究纤维素热解特性,本文利用热重/差示扫描量热法-质谱连用技术(TG/DSC-MS)对纤维素进行热解实验研究,在线监测了热解过程中H_2O、CH_2O、CO_2、醋酸或羟基乙醛、糠醛(质荷比m/z=18、30、44、60、96)几种热解主要产物的演变规律。结果显示,几种物质的最大产率温度遵循H_2O<CH_2O≈CO_2<糠醛<醋酸或羟基乙醛,其中醋酸的生成明显晚于CH_2O和糠醛,表现出不同的生成路径,而CO_2的离子图则出现了明显的双峰,DSC对应的温度(350℃)也出现了吸热峰,可见其生成存在两个阶段。针对甲醛和糠醛两种物质,本文提出了可能的生成路径。此外,本文也利用傅氏转换红外线光谱分析仪(FTIR)表征了不同温度下的热解焦样,半定量分析了几种重要官能团随温度的变化规律。本文揭示了一定纤维素热解进程,为其热转换的工业应用提供了一定的理论基础。

TG-DSC-MS联用研究不同气氛下腰果壳油改性热塑性酚醛树脂的热裂解特性

采用热重-差示扫描量热-质谱联用技术（TG-DSC-MS）研究了腰果壳油改性热塑性酚醛树脂在不同气氛下热分解过程中质量、能量、气体产物的变化规律,利用Coats-Redfern法计算了腰果壳油改性热塑性酚醛树脂热分解的动力学参数.结果表明,裂解气氛能显著影响样品的热解过程：与氮气气氛下相比,样品在空气气氛下的失重区间总数和主失重区温度范围均增加,且有2个主失重区,裂解更加完全;氮气气氛下,在主失重区表现明显的吸热效应,而在空气气氛下,第Ⅰ主失重区的热效应与升温速率有关,第Ⅱ主失重区放热明显;在反应深度α为0.10～0.90的区间内,分别采用一级四段、一级六段对样品在氮气、空气气氛下的热裂解过程进行模拟,得到氮气气氛下各段的平均活化能为17、65、32、13 kJ＆#183;mol-1,空气气氛下各段的平均活化能为72、23、14、12、19、57 kJ＆#183;mol-1.不同气氛下,MS总离子流图信号强度与TG曲线的变化规律具有一致性,但气氛种类对裂解产物种类和相对含量有较大影响：惰性气氛（Ar气）下,样品更容易裂解成烷基酚（苯酚、甲基苯酚、乙基苯酚、二甲苯酚、三甲苯酚）、烷基苯（苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙基甲苯）等芳香烃类和烷烃类（甲烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷）等气态产物,芳香烃化合物为主产物,生成量在305～333℃达到第一个峰值,408～460℃附近达到第二峰值;而在有氧的空气气氛中,CO2、H2O和甲酸为主要气体产物,释放量明显比惰性气氛下大,芳香烃类化合物只在第一个主失重区有逸出,种类和释放量明显较少,且未检测到烷烃类化合物.

Lyocell纤维在低温热处理阶段的TG-DSC-MS研究

采用TG-DSC-MS联用技术对Lyocell纤维在低温热处理阶段(温度低于600℃,空气介质)的热分解行为进行了分析。TG和DTG分析发现,加入催化剂后Lyocell纤维的最大失重温度提前,失重总量减少,炭化得率提高。DSC研究发现,催化处理后的Lyocell纤维的放热峰明显变小,所对应的温度也明显降低,说明催化剂改变了反应途径并降低了反应放热。利用质谱(MS)技术重点分析了H2O、C2H5OH和CO2等挥发性物质的离子流强度随温度变化的规律过程。

溶胶-凝胶法制备碳纳米管/SiO_2复合材料过程的TG-DSC-MS研究

利用热重 -差示扫描量热 -质谱 ( TG-DSC-MS)联用技术对溶胶 -凝胶 ( Sol-Gel)法热压烧结制备碳纳米管 ( CNT) /Si O2 复合材料过程中的热分解行为特性进行了表征研究。采用多离子检测模式预定测量热分解生成的 C+ ( m/z1 2 )、OH+ ( m/z1 7)、H2 O+ ( m/z1 8)、CO2 + ( m/z2 8)等 9种正离子。实验发现 :用溶胶 -凝胶法制备 CNT/Si O2 复合材料过程中 ,在 5 0 0℃以下生成 Si O2 ,CNT在 5 0 0～ 73 0℃左右氧化燃烧。在 5 0 0℃条件下煅烧 1 h,凝胶 Si O2 完全转变成玻璃粉。选择在 5 0 0℃条件下煅烧 CNT/Si O2 复合粉体 1 h可作为CNT/Si O2

DSC/TG-FTIR-MS联用技术研究ADN热分解动力学和机理

应用DSC/TG-MS-FTIR同步热分析-红外质谱联用技术,研究了ADN的分解过程及分解机理,从ADN分解生成的气体产物的动态分布及气体产物的生成动力学方面,获得了ADN热分解的主要气体产物为N2O、NO2、NH3、H2O和N2,气体产物N2O、NO2和NH3的动力学参数的Ea值分别为157.5、158.6、100.0 kJ/mol,从微观角度提出了ADN可能的热分解机理。

麻黄“上沫”成分的热分析TG-DTG-DSC及热解-GC-MS研究

以热重-微分热重法（TG-DTG）和差示扫描量热法（DSC）对麻黄＂上沫＂进行热分析研究,并进一步通过热解-GC-MS技术解析麻黄＂上沫＂的化学组分。结果表明,麻黄＂上沫＂质量丢失的主要温度范围在250-560℃,以305℃和506.3℃时的质量丢失速率最大,在364.8℃和508.2℃各有一个明显的放热峰。麻黄＂上沫＂为有机化合物,在450℃条件下,热解-GC-MS检测,初步鉴定出28种化学物质。首次为麻黄入药需先煎去＂上沫＂的制法提供了实验数据支持。

TG-DSC-IR-MS联用研究RDX-CMDB推进剂催化热分解

采用热重-差示扫描量热-红外-质谱(TG-DSC-IR-MS)联用技术,研究了三元复合燃速催化剂(2,4二羟基苯甲酸铅、对氨基苯甲酸铜和炭黑)对RDX-CMDB推进剂热分解的作用,并比较了纳米和普通催化剂作用效果的差异。结果表明,该复合燃速催化剂使RDX-CMDB推进剂热分解特征量发生明显变化;改变了推进剂中RDX的初期热分解机理,使放热的C N键断裂在与吸热的N NO2键断裂的竞争反应中占优;也使双基组分放出有负生成热的CH2O的相对量增加,分解过程放热量或放热速度提高,促进了燃速的提高。与普通催化剂相比,纳米催化剂作用效果更好。

LiFePO_(4)电池阴极板升温过程中逸出气体特征分析

LiFePO_(4)电池在电动汽车领域具有独特的优势且占有市场持续扩张和稳步增长,电池失效现象的正确理解和失效机理分析对锂离子电池性能的提升和技术改进有着重要作用。其中,电池材料在工作和升温过程中发生产气、热失控等因素为失效现象中最常见的原因,对LiFePO_(4)电池阴极材料在升温过程中的热行为和反应过程所产生的逸出气体种类及动态特征进行了分析。通过采用具有Skimmer采样接口的热分析-质谱联用设备TG-DSC-EI-MS对惰性气氛和氧气气氛下的反应过程热行为和逸出气体进行定性研究。结果揭示,惰性气氛下的分解反应主要集中在435~800℃,其逸出气体以H_(2)、H_(2)O、PF_(5)为主;氧气气氛下的燃烧反应过程分多个阶段,主要集中在四个温度区间:75~200、235~460、465~590、645~745℃,其逸出气体以H_(2)、H_(2)O、C_(x)H_(y)、CO_(2)等组分为主。不同气体组分受温度和气氛影响,其逸出动态特征也不尽相同,其中低温段逸出气体多为电池无机材料的分解和挥发为主,随着温度升高,逸出气体的产生以有机材料的分解和含碳材料的氧化为主,其中含氟气体的逸出行为贯穿整个升温过程中,^(19)F^(+)主要来源于热稳定性较差的LiPF_(6)。该研究结果为LiFePO_(4)电池使用过程中受温度和产气影响机理研究提供了基础信息和方向。

补连塔矿2^(-2)煤高温热解机理TG/DSC-FTIR-MS/GC研究

为了研究补连塔矿煤分子结构,利用TG/DSC-FTIR-MS/GC四联用仪对该矿22305煤样进行绝氧热解分析。研究了煤样在氮气惰性气体氛围下的热解特性。实验结果表明,绝大部分的热解反应发生在200℃~700℃,此段内煤样约失重89%,煤样热解产生的气体包含CO、CO_2、H_2O、CH_4、C_2H_4等;在700℃~1 450℃热解气体的产生率很小,失重约2.6%,此段内主要是半焦和碳酸盐矿物质分解产生气体。主要分析了热解产生气体的种类、时间和产生机理,并得出了煤样热解的化学反应动力参数。

TG/DSC-FTIR-MS联用技术研究一水草酸钙标准物质的热分解

应用TG/DSC-FTIR-MS联用技术研究了标准物质CaC_(2)O_(4)·H_(2)O的分解过程及分解机理,用热分析动力学数据处理的Ozawa和Coats-Redfern方法,从微观气体产物的生成动力学角度对CaC_(2)O_(4)·H_(2)O的分解机制进行了研究,获得了CO气体产物的生成动力学参数和热分解三阶段的活化能和机理函数。验证了CaC_(2)O_(4)·H_(2)O的经典的分解生成气体产物为H_(2)O,CO和CO_(2)的分解机制的正确性。

多次循环三元锂电池材料气体排放安全预警研究

采用热重分析系统和质谱相耦合定性分析老化的三元锂电池产生气体的种类和释放量趋势,判断电池工作安全区间及危险临界点。结果表明,三元锂电池在100~200℃开始有挥发性物质释放,生成的气体以H_(2)、CH_(4)等小分子为主,在200℃以上会持续释放长链大分子含碳气体。可依据上述特点对电池存在的风险进行提前预警。

RDX-CMDB推进剂的催化热分解Ⅱ. 分解气体产物和催化作用机理

用热重-差示扫描量热-傅立叶转换红外-质谱(TG-DSC-FTIR-MS)联用技术研究了RDX-CMDB推进剂在所选用燃速催化剂(没食子高铅、对氨基苯甲酸铜和炭黑)作用下的热分解。对添加催化剂(纳米和普通)和不添加催化剂的RDX-CMDB推进剂热分解主要气体产物变化进行了分析,讨论了燃速催化剂对热分解特征量的影响,初步探索了催化剂的作用机理。结果表明,所研究的燃速催化剂能改变推进剂中RDX的初期热分解机理,使放热的C—N键断裂在与吸热的N—NO2键断裂的竞争反应中占优,放热量增大;也使双基组分放出有负生成热的CH2O的相对量增加;纳米铝盐-铜盐-炭黑三元复配催化效果最好。

六硝基六氮杂异伍兹烷及其残余物的热分解(英文)

在(2.0±0.1)MPa氩气氛围下六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)在(204.0±0.5)、(208.0±0.5)、(212.0±0.5)和(216.0±0.5)℃下分别加热10、20、30、40、50和60min.采用元素分析、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外(FTIR)光谱仪、差示扫描量热(DSC)仪、热重-差示扫描量热仪-质谱(TG-DSC-MS)仪和热重-红外(TG-FTIR)仪对(208.0±0.5)℃下得到的残余物进行研究.结果表明,HNIW离子在210.0℃左右恒温热解60min后,残余物的组成为C2H2N2O.残余物中未分解的HNIW比初始HNIW稳定性差.在等温条件下,HNIW是逐步分解的.HNIW残余物的热分解分为三个阶段,第一个分解阶段主要为未分解的HNIW的热分解,第二阶段主要为五员环硝铵和碳氮杂环化合物的分解反应,第三阶段主要为五员环硝铵的分解反应和NO2的二次反应,并获得了每一个阶段的热分解产物.

油菜秸秆燃烧特性及其主要气体产物表征分析

以油菜秸秆为研究对象,基于同步热分析、红外和质谱(TG/DSC-FTIR-MS)联用技术,系统研究了恒定升温速率下不同气流速率和样品粒径油菜秸秆的动态燃烧特性,并对其主要气体产物进行了定性和定量表征分析。研究结果表明:油菜秸秆在设定的不同因素水平条件下燃烧特性无显著差异,在燃烧阶段均析出较大量气体,主要包括大量的CO2以及少量NOx、SO2、HCl等气体,产生量依次递减,且气体随时间释放特性与热失重速率特性具有一致的对应关系。基于TG/DSC-FTIR-MS联用技术定量模拟研究油菜秸秆动态燃烧特性和气体排放特性,可为油菜秸秆环境友好型高效能源化利用提供方法学和基础数据支撑。

EPDM绝热层常用组分对交联剂DCP热分解行为的影响

采用热重-差示扫描量热法(TG-DSC)和气相色谱-质谱法(GC-MS)分别研究了白炭黑、硬脂酸和氧化镁对过氧化二异丙苯(DCP)的热分解特性和热分解产物的影响,还研究了白炭黑和硬脂酸对DCP热分解影响的机理。结果表明,白炭黑对DCP的热分解具有催化作用,显著降低DCP热分解活化能,催化DCP热解产物α,α-二甲基苄醇发生脱水反应生成α-甲基苯乙烯,同时加剧β-消除反应生成α-甲基苯乙酮;硬脂酸对DCP热分解峰温以及活化能无显著影响,但具有微弱催化α,α-二甲基苄醇脱水生成α-甲基苯乙烯和加剧β-消除反应生成α-甲基苯乙酮的作用;氧化镁对DCP热分解行为几乎没有影响。

热解气氛对煤热解行为的影响

利用DSC/TG-MS同步热分析-质谱联用技术对新疆哈密煤进行研究.考察了氩气、空气为热解气氛时,煤样的热分解过程,热解气相产物H2O,CO2,NO2,O2的逸出规律,并从微观的角度提出了其热解机理.实验表明,由于空气中氧气的高反应活性,使得煤样热解气相产物逸出的温度区间缩短,出现逸出峰的温度提前,同时有大量的热量放出,但热解气相产物H2O,CO2,NO2,SO2的逸出量比氩气气氛下少.另外,煤样灰分中CaO,Fe2O3的含量很高,这也是影响煤样热解气相产物形成的原因之一.

应用示差扫描量热/热重-傅里叶变换红外光谱-质谱法研究新疆煤的热分解过程

应用示差扫描量热／热重分析与傅里叶变换红外光谱法和质谱法联用技术对新疆煤的热分解过程作了研究。结果表明：煤样温度在350℃～650℃失重明显，在447．0℃时失重速率为1．3％·min-1，在约950℃转化成焦炭。热解气体的红外质谱分析表明：煤样在热解过程中主要气体产物为CO2、CH4、H2O及CO。此外，煤样中尚含有很低量的硫，在300℃～400℃以上基本热解完全并以SO2形式释出。

印尼某低品位红土镍矿的热解性能

为提高红土镍矿火法冶炼工艺技术指标,对印尼某低品位红土镍矿进行了热解性能分析。结果表明:该红土镍矿属于典型的低品位过渡层红土镍矿,主要组成矿物为利蛇纹石、针铁矿、石英、铁蛇纹石、叶蛇纹石和高岭石,镍主要赋存于蛇纹石、橄榄石等硅酸盐类矿物中,部分以氧化镍形式赋存于针铁矿中。红土镍矿热解分析结果表明:在86℃时有1次失重过程,形成1个吸热峰,有H_2O溢出,对应自由水的脱除;在268℃时有1次失重过程,形成1个吸热峰,有H_2O溢出,对应针铁矿的脱羟基过程;在589℃时发生失重,形成1个吸热峰,有H_2O溢出,对应高岭石、利蛇纹石的脱羟基反应;在816℃时有1个放热峰,而红土镍矿质量没有变化,对应利蛇纹石热解产生无定型的硅酸盐重结晶后产生镁橄榄石(Mg_2SiO_4)及顽火辉石(MgSiO_3)的过程;在1 126℃时有1次失重过程,有CO_2溢出,由白云石分解产生。试验结果对红土镍矿火法工艺的改进有指导作用。

3-硝基邻苯二甲酸铅的热分解机理(英文)

采用实时DSC-TG-MS连用技术和热分解原位快速傅里叶变换红外光谱研究了3-硝基邻苯二甲酸铅的热分解机理。结果表明,在热分解过程中,羧基首先在299.9℃左右从3-硝基邻苯二甲酸铅上脱去,产生PbO、CO2和硝基芳香酮基;而后在312.8℃左右时,酮从硝基芳香酮基上脱去,产生CO和硝基芳香基;接着,硝基芳香基发生C-NO2的均裂和硝基的重排反应,产生NO、苯基和苯酚基;最后,苯基和苯酚基热分解产生CO2、CO、C和其他残留物。

氢化TiCr_(1.8-x)V_x合金的相组成及放氢性能研究

采用X射线衍射(XRD)法分析了TiCr1.8-xVx储氢合金氢化并吸氢后的相组成,首次采用热重-差热扫描-质谱(TG-DSC-MS)联用技术对合金随温度变化时的放氢特性及所释放氢的状态进行了研究。根据不同升温速率条件下,合金放氢的DSC测试计算了放氢反应的活化能。