二茂铁对柴油的助燃消烟作用与尾气成份测定.doc

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1、华南师范大学实验报告学生姓名：学号：专业：化学（师范）班级:课程名称：综合化学实验实验项目：实验时间：2017年3月24日实验指导老师：预习凭证吗：二茂铁对柴油的助燃消烟作用与尾气成份测定一、前言【实验目的】(1)了解二茂铁的作用，特别是作为一种优良的燃料助燃催化剂，有重要的经济价值和环保价值；(2)掌握利用氧弹卡计测量油品燃烧所产生的热量和操作技术；(3)学会评价二茂铁对柴油的助燃和消烟作用。【文献综述】二茂铁学名是二环戊二烯基铁，化学性质比较稳定，其结构中亚铁处于激化状态，具有多种催化特性。随着研

2、究的深入，二茂铁及其衍生物的用途逐渐被认识和开发，不同类型的二茂铁衍生物具有不同的功能，归纳起来大概有以下四个方面：①在功能材料方面,用于燃油添加剂、作液晶材料、超导材料、稳定剂等；②在生物学上用作人工抗体、抗癌活性药物和细菌活性药物、生物酶电极及杀虫剂等；③在分析化学上用作膜电极、滴定剂等；④有机化学反应中作为不对称反应的催化剂和有机合成的中间体等。（1）用于燃油添加剂目前，二茂铁最广泛的一个应用就是向柴油中加入一定量的二茂铁，能起到消烟助燃的作用，进而降低柴油发动机的排烟量和尾气中一氧化碳的含量，

3、减轻排放尾气对环境的污染，增强发动机的功率。另外，二茂铁还能够清除柴油机引擎燃烧室表面的沉积炭，并能在其表面沉积一层氧化铁膜，有效地防止了炭粒子的重新沉积。将二茂铁及其衍生物添加到汽油中，不仅可提高汽油的辛烷值而且增强了抗爆性能，添加到燃烧重油的锅炉中，减少生成烟尘的效果更为明显，既提高了燃油的燃烧效率，又可节约燃料油.将二茂铁衍生物添加到火箭燃料中,能促进燃料的充分燃烧并起到消烟作用。二茂铁衍生物是目前使用最广泛的火箭燃料催化剂之一。此外,含氨基硅烷二茂铁的硅烷聚合物可改善冷冻润滑剂的热性能和水解性

4、能。13（2）用于液晶材料将含二茂铁基的有机配合物用于液晶材料的研究开始于上世纪七十年代。1976年，Malthe等合成了第一个过渡金属有机液晶，即含二茂铁基的席夫类金属有机配合物，此类化合物的液晶态的分子接近晶相排列，从而为今后在这方面的研究奠定了基础。（3）用于农药二茂铁衍生物可用作杀虫剂和杀菌剂。1976年Edward在青霉素和头孢菌素上引入二茂铁酰基后，大大提高了其杀菌活性。苯甲酰基二茂铁能有效地杀死微生物,(3,4-二甲基)苯甲酰基二茂铁可用于杀灭黄瓜霉菌。此外，含二茂铁甲酰基的硫脲衍生物具

5、有一定的植物生长调节活性和杀菌活性。（4）催化方面的应用将二茂铁和钾吸附在活性炭上作为合成氨催化剂，可使合成氨反应在缓和的条件下进行，二茂铁的含t增加，催化的活性也随之增加；在甲苯氯化反应中，用二茂铁作催化剂，可以增加对抓甲苯的产率；在气相制备碳纤维的过程中，以二茂铁作催化剂，可以获得高质量的碳纤维产品。二、实验部分【实验原理】1二茂铁的助燃消烟机理二茂铁的助燃主要是利用二茂铁在发动机燃烧室中燃烧时生成比表面很大的Fe2O3微粒，提高燃烧速度，改善了烃类在燃烧室内停留过秳中发生热裂解或脱氢反应的迚行过

6、秳，使燃料充分燃烧。进入气缸内的二茂铁衍生物受热分解，所生成的氧化铁微粒能参不燃料烃类的焰前反应，即不烃类在气相氧化过秳中产生自由基链式反应；产生活性中心作用，使之变为活性很小的氧化中间产物，导致过氧化物浓度降低，链的长度和分支减少；释放出能量的速度降低，着火的诱导期延长，燃料的抗爆性提高。此过秳可使发动机压缩比提高，达到节油不减少有害气体的产生的目的。2燃烧热的测量原理有机物的燃烧热是指1mol有机物在一个大气压下完全燃烧所放出的热量。在恒容条件下测得的燃烧热称为恒容燃烧热，它等于这个燃烧反应过秳中

7、内能变化。在恒压条件下测得的燃烧热成为恒压燃烧热，它等于这个燃烧反应过秳的焓变。化学反应热效应通常是通过恒压热效应表示，若参加燃烧反应的是一个大气压下1mol13有机物，则恒压热效应即为该有机物的标准燃烧热。在实际测量中，燃烧反应在恒容条件下迚行（如氧弹式卡热计中迚行），这样直接测得的是反应的恒容热效应。若把参加反应的气体不生成的气体作为理想气体处理，则存在下列关系式：（1）测量的基本原理是能量守恒定理，样品完全燃烧放出的热量促使卡热计本身及其周围介质（本实验用水）温度升高，测量介质燃烧前后温度的变化

8、，就可求算出该样品的恒容热效应，在量热计不环境没有热交换情冴下，其关系式为：（2）m样为样品的重量（g）；Qv为样品的恒容燃烧热（J/g）；W(卡计+水)是指氧弹卡计和周围介质的热当量（J/K），它表示卡计和水每升高一度所需要吸收的热量，W(卡计+水)=14543.35（J/K）（水3000ml），W(卡计+水)一般用经恒重的标准物如苯甲酸来标定，苯甲酸的恒容燃烧热为26459.6J/g。△T为燃烧前后温度的升高值；m点火丝为点火丝的质量；Q点火丝为点火