二茂铁对柴油的助燃和消烟作用.doc

《二茂铁对柴油的助燃和消烟作用.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、二茂铁对柴油的助燃和消烟作用与尾气成分测定一、前言1.1实验目的（1）了解二茂铁以及衍生物的应用，特别是作为一种优良的燃料助燃催化剂，其重要的经济价值与环保价值。（2）掌握利用氧弹卡计测量油品燃烧所产生的热量的操作技术。1.2实验意义二茂铁及其衍生物已被广泛用作燃料助燃剂，以改善燃料的燃烧性能，还可作为汽油的抗震剂。本次实验旨在实验室条件下模拟汽车柴油的燃烧过程，测定相同质量的柴油在加入二茂铁前后的燃烧热值变化，以及测定SO2和NO2等废气的含量，通过数据分析体验二茂铁对柴油的助燃和消烟作用。1.3文献综述与总结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

2、种催化特性[1]。随着研究的深入，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，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

3、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[2].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[3]。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能。（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

4、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[4]。此外，含二茂铁甲酰基的硫脲衍生物具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

5、；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[5]。二、实验部分2.1实验原理2.1.1二茂铁的助燃、消烟机理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。二茂铁是非苯系芳香族化合物，具有易取代性，可制备各种不同类型的衍生物。二茂铁之所以能提高汽油抗爆性，是因为它在400℃以上时即可分解产生游离铁，这种游离铁很容易与空气中的氧作用，生成三氧化二铁。三氧化二铁再与未燃工作混合气中产生的过氧化物作用，生成化学性质不活泼的有机氧化物和氧化铁，而氧化铁又能与空气中的氧生成三氧化二铁，使铁再产生消除过氧化物的作用。因铁的作用减少

6、了发动机气缸未燃工作混合气中的过氧化物，从而消除了发动机因自燃而产生的爆震现象。2.2.2燃烧热的测量原理利用氧弹卡计测量柴油燃烧产生的热量。根据能量守恒定律，样品完全燃烧放出的热量促使卡计本身及其周围的介质（本实验用水）温度升高，测量介质燃烧前后温度的变化，就可求算出该样品的恒容燃烧热，在量热计与环境没有热交换情况下，其关系式为：m样Qv=W（卡+水）△T–m点火丝Q点火丝2.2.3雷诺校正由于氧弹量热计不可能完全绝热，其与周围环境的热交换是无法完全避免的，因此燃烧前后温度的变化不能直接用测定到的燃烧前后的温度差来计算，必须经过雷诺校正才能得到准确的温度变化。通过上述公式可分别计算和测量

7、柴油和在柴油中假如二茂铁后柴油燃烧放出的热量的燃烧值，即可研究二茂铁作为柴油燃烧的添加剂对柴油燃烧效率的影想规律。本实验以△T/m（单位重量柴油燃烧引起温度变化值）研究添加剂对柴油燃烧效率的影响规律。2.2仪器与试剂2.2.1实验仪器氧弹式量热装置、紫外分光光度计、数显温差测量仪、贝克曼温度计、电子天平、万用电表、烧杯、量筒、比色管、移液管、容量瓶、玻板吸收瓶2.2.2实验试剂二茂铁、柴油、高压氧气瓶、二氧化硫标准吸收液