CO_2-[emim][Tf_2N]二元混合体系超额混合焓的预测

针对传统制冷工质对存在诸如氢氟烃的环境问题、氨水的毒性和精馏问题,以及溴化锂制冷温度高和腐蚀结晶等问题,提出一种对环境友好的以CO2为制冷剂与以离子液体[emim][Tf2N]为吸收剂的新型吸收制冷工质对。为了研究CO2-[emim][Tf2N]吸收制冷系统性能,以WS混合规则为桥梁,结合PR状态方程和NRTL活度系数模型,建立GE-EOS热力学模型,得到CO2和离子液体二元混合体系在高温高压下的超额混合焓。计算结果表明:CO2液相摩尔分数大于0.43时,二元混合体系的超额混合焓均为负值,混合为放热过程,说明二元混合体系具有成为吸收制冷工质对溶液的基本特征。同时,利用CO2-[emim][Tf2N]吸收制冷系统进行初步实验研究,实验结果表明,系统制冷系数平均相对误差为16.3%,验证了模型具有较好的计算精度。

新型低品位热驱动CO_2-[emim][Tf_2N]吸收制冷循环性能

针对传统低品位驱动的吸收制冷系统不能连续工作且制冷效率低的缺陷,本文依据热力学第二定律和能量梯级利用原理,提出了一种新型双低品位热驱动CO2-[emim][Tf2N]吸收制冷系统。在阐述双低品位热驱动CO2-[emim][Tf2N]吸收制冷系统工作原理的基础上,建立了制冷系统各部件的数学模型,计算并分析系统高低温发生制冷剂配比、高压箱体压力以及冷却水入口温度等操作参数,对新系统热力学性能的影响规律。模拟结果表明:双低品位热驱动新型吸收制冷系统不仅可以连续工作,而且具有较高的制冷效率。与传统CO2-[emim][Tf2N]吸收制冷系统相比,新系统的制冷因数提高了48.5%。

新型吸收制冷工质对CO2-[emim][Tf2N]超额吉布斯自由能的预测

针对氨系、水系、氟利昂系等传统吸收式制冷工质对的缺陷,提出以[emim][Tf_2N]为吸收剂的二元混合体系CO_2-[emim][Tf_2N]作为新型吸收制冷工质对。通过将PR状态方程和NRTL活度系数模型结合为一体,并以立方型方程和超额自由能模型结合得到的WS混合规则为纽带,建立GE-EOS热力学模型,得到高温高压下二元混合体系的超额吉布斯自由能,计算结果表明:当温度为453.15 K,压力为13.374 MPa,CO_2液相摩尔分数为0.392时,CO_2-[emim][Tf_2N]二元混合体系的超额吉布斯自由能存在最大值。

CO2-[emim][Tf2N]二元体系汽液相平衡及超额焓研究

针对CO2-离子液体二元体系的相平衡问题,搭建了一套汽液相平衡数据测定系统,获得了CO2-[emim][Tf2N]二元体系在273.15~328.15 K的汽液相平衡数据,利用PR (Peng-Robinson)状态方程、NRTL (non-random two liquid)活度系数模型结合WS (Wong-Sandler)混合规则对实验数据进行关联,并应用此模型计算得到CO2-[emim][Tf2N]二元体系的超额焓。结果表明:关联得到的压力计算值与实验值相比,两者的平均相对偏差为3.87%,与其他模型对比所选模型偏差最小,能够成功地关联CO2-[emim][Tf2N]二元体系汽液相平衡数据。进一步完善了CO2-离子液体二元体系的关联模型。

CO_2-[emim][Tf_2N]吸收-喷射CCHP性能研究

为解决当下有关低品位热驱动CO_2吸收-喷射式冷热电联供(CCHP)系统研究较少的现状,基于能量守恒和质量守恒原理对工质对为CO_2-[emim][Tf_2N]的吸收-喷射式CCHP系统建立了相关热力学模型,使用模型计算了不同气体加热器热源入口温度、气体冷却器入口水温、余热回收器入口水温及喷射器背压下,系统的循环制冷量Q_e、膨胀机输出功W_(exp)、供热量Q_(he)、制冷系数COP、热效率η_(thm)及效率η_(exg)的变化趋势。结果表明:随着气体加热器热源温度的升高,系统的Q_e,η_(thm),η_(exg)均升高;低气体冷却器入口水温及低余热回收器入口水温均有利于系统性能的提升;喷射器背压升高,系统的Q_(he),W_(exp),Q_e均升高。

离子液体[BMP][Tf2N]基本物性的实验及模型关联研究

针对离子液体[BMP][Tf2N]的物性数据缺乏的问题,在101.325 kPa下对[BMP][Tf2N]在温度范围为278.15~338.15 K的黏度和温度范围为298.15~338.15 K的密度、电导率进行了实验测定。结果表明,黏度、密度和电导率在温度范围内的值分别是21.6~193.4 mPa·s、1356.0~1389.2 kg/m^3和0.273~0.893 S/m,黏度、密度和电导率均受温度的影响较大,当压力一定时,[BMP][Tf2N]的黏度、密度随温度的升高而减小;而电导率随温度的升高而增大;分别采用Arrhenius方程、自然对数方程和VFT方程关联[BMP][Tf2N]的黏度、密度和电导率的实验数据表明,模型值与实验值的最大相对误差和平均相对误差分别是2.25%和0.94%,5.74%和5.39%,4.412%和4.245%;进一步说明关联模型与实验数据具有良好的一致性。

CO_2-[emim][Tf_2N]的汽液相平衡实验研究

针对氨系、水系等传统吸收式制冷工质对存在腐蚀性强、制冷量小的缺点,自行设计搭建用于测量CO_2-[emim][Tf_2N]汽液相平衡的实验台,在温度范围263. 15～358. 15 K、压力范围0. 17～2. 45 MPa条件下,测定了CO_2在离子液体[emim][Tf_2N]中的相平衡数据。结果表明,CO_2在离子液体[emim][Tf_2N]中的溶解度可达到0. 535,为CO_2-[emim][Tf_2N]在吸收式制冷系统中的应用奠定了基础数据。

离子液体[MBPy]Tf2N的光谱特征及荧光法检测

为满足疏水性离子液体N-甲基-N-丁基吡咯烷双三氟甲烷磺酰亚胺盐（[MBPy]Tf2N）在甘草酸生物催化体系中分析检测的需要,研究了[MBPy]Tf2N的光谱特征,并考察了溶剂、醇-水混合溶剂和p H值对[MBPy]Tf2N荧光特性的影响,建立了生物催化体系中[MBPy]Tf2N的荧光光谱检测方法.研究结果表明,[MBPy]Tf2N在186 nm处有1个最大吸收峰,常规紫外检测法不适于对其进行检测;[MBPy]Tf2N荧光光谱最大激发波长为228 nm,发射波长为340 nm,且其耐光褪色性良好,在水溶液中荧光量子产率为0.067,在醇-水混合溶剂中其荧光强度有增大趋势,在碱性介质中其荧光强度受影响较大;荧光光谱法检测[MBPy]Tf2N的检出限（S/N=3）为1.00μg/m L,标准曲线在5.00-1.25×10^3μg/m L浓度范围内线性关系良好（R2=0.9999）,生物反应液中加标回收率为97.4%-107.4%（相对标准偏差RSD=4.6%）.

双温低品位热驱动跨临界CO_2-[emim][Tf_2N]吸收制冷系统的性能

在能量梯级利用的基础上,建立了双温热驱动跨临界CO_2-[emim][Tf_2N]吸收制冷系统,针对该系统的特点构建了相应数学模型,分析了各关键参数对系统性能的影响.结果表明,在一定条件下,与使用相同工质对的传统吸收制冷循环相比,本工作提出的系统性能系数(COP)最高增加50%.

双三氟甲烷磺酰亚胺类离子液体对产紫青霉菌株全细胞催化特性的影响

研究了双三氟甲烷磺酰亚胺阴离子Tf_2N^-分别与5种不同阳离子组成的离子液体对产紫青霉菌(Penicillium purpurogenum Li-3)的生长、代谢、细胞膜透性及全细胞催化活性的影响.结果表明,[N_(1,4,4,4)]Tf_2N对产紫青霉菌的生长有促进作用,[Py_(14)]Tf_2N,[Bmim]Tf_2N,[BPy]Tf_2N和[P_(6,4,4,4)]Tf_2N 4种离子液体对产紫青霉菌的生长则均有不同程度的抑制.代谢活力保留值R的测定结果表明,[P_(6,4,4,4)]Tf_2N和[N_(1,4,4,4)]Tf_2N对产紫青霉菌体细胞表现出相对较高的生物相容性;5种离子液体对菌体细胞的细胞膜透性均有改善作用.全细胞催化反应数据显示,最优离子液体为[P_(y14)]Tf_2N,当其加入量为25%,反应84 h后,单葡萄糖醛酸基甘草次酸(GAMG)产率高达95.38%.5种离子液体对产紫青霉菌的生长、代谢、细胞膜透性及全细胞催化活性的影响不仅与阴离子Tf_2N^-有关,阳离子的组成、结构和性质也发挥重要的作用.

新型双温驱动吸收制冷循环性能

针对跨临界CO_2压缩制冷系统制取冷量以消耗高品位能量为代价的问题,本文依据能量梯级利用原理,提出双温低品位热源驱动的新型CO_2-[emim][Tf_2N]吸收式制冷循环的新流程,在构建该制冷循环数学模型的基础上,搭建测试双温驱动吸收制冷循环性能的实验装置,利用模拟和实验方法分析了操作参数对系统性能的影响规律。在定流量的条件下,研究驱动热源温度、冷却水入口温度以及载冷剂入口温度等操作参数对新系统性能的影响规律,结果表明双温驱动新型吸收制冷系统不仅可实现高效制冷,而且最低制冷温度可达到-15.2℃,研究结果为CO_2-离子液体制冷系统的理论设计计算提供实用的数据基础。

CO_2-[emim][Tf_2N]吸收-喷射冷热电联供系统中喷射器性能研究

为以CO_2为工质的喷射器在冷热电联产中的应用提供依据,文中首先对该系统核心部件喷射器进行性能分析。基于喷射器及CO_2-[emim][Tf_2N]本身的特性、系统的运行特征,在VC++的环境下,根据喷射器设计及性能计算公式进行编程,经理论计算得到,工作压力、蒸发温度、背压及引射流体质量流量对系统中喷射器喷射系数的影响规律。结果表明:与背压不同,在给定工况下,工作压力、蒸发温度、引射流体的流量的提高,对喷射系数分别提高39%、60%、78%。

钼在[BMP]Tf_2N离子液体中的低温电沉积

研究了金属钼(Mo)在离子液体1-丁基-1-甲基吡咯烷双(三氟甲磺酰)亚胺盐中([BMP]Tf_2N)的电沉积。采用MoCl_5[BMP]Tf_2N离子液体体系作为电沉积的电解质,测定了不同温度下的伏安曲线(CV)。用恒电位法进行电沉积,沉积物通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、透射电镜(TEM)和光电子能谱(XPS)进行了观察和表征。结果表明,在25~120℃的温度范围内,当温度高于100℃时,Mo的电化学还原行为发生明显的变化。在120℃,Pt基板上,–2.2和–2.7V恒电位电沉积均能得到金属态的Mo。其中,–2.2V时得到非晶态的Mo,沉积层平整、无裂纹;–2.7V时得到晶态和非晶态混合的Mo,沉积层有裂纹。而在60℃,Mo(Ⅴ)还原后形成难溶产物以致无法得到Mo(0)。最后,对Mo的电化学还原机理进行了讨论。

质子化甜菜碱阳离子与双三氟甲磺酰亚胺阴离子相互作用的理论研究

利用密度泛函理论(DFT)方法,在B3LYP/6-311+G(d,p)水平下,对质子化甜菜碱阳离子与双三氟甲磺酰亚胺阴离子形成的气态阴阳离子对([Hbet][Tf2N])进行理论研究,通过几何结构优化和频率分析得到势能面上的六个稳定构型.计算结果表明[Hbet]+和[Tf2N]-之间能够形成较强的氢键相互作用,氢键相互作用的稳定化能主要来源于[Tf2N]-中O,N原子的孤对电子和[Hbet]+中参与形成氢键的O—H,C—H反键轨道之间的相互作用.自然布局分析(NPA)给出气态[Hbet][Tf2N]离子对中阴阳离子间的电荷转移比传统离子液体中电荷转移的数值小.AIM(atoms in molecules)分析得到[Hbet]+和[Tf2N]-之间的氢键相互作用以静电作用为主.通过实验和理论结果相比较,初步探讨影响离子液体熔点及其对金属离子选择性溶解的结构因素.