苯%2f氧气及丁醇%2f氧气火焰的vuv光电离研究

《苯%2f氧气及丁醇%2f氧气火焰的vuv光电离研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要本论文利用真空紫外光电离质谱详细研究了苯／氧气和丁醇／氧气火焰。其中，主要讨论了苯火焰及丁醇火焰中的大多数燃烧中问体的鉴定，并给出了苯／氧气火焰的化学结构和动力学模型。在第一章中，我们简要综述和评价了燃烧研究中的一些实验及理论方法，并介绍了和本论文有关的一些基本概念。与其它的燃烧诊断方法相比较，分子束质谱结合可调的真空紫外光电离技术有更多的优点，这包括：高的信噪比、软电离以及在很宽的范围内连续可调的光子能量。这些优点将有利于复杂燃烧体系中各物种的鉴定和浓度测量。在第二章中，对于燃烧实验站、实验程序及理论计算方法

2、进行了详细的描述，尤其着重介绍了分子束和反射式飞行时间质谱计的结构及原理。第三章讨论了苯／氧火焰中大多数燃烧中间体的鉴定。对于确定质量数的燃烧中间体的鉴定有如下几种不同的方法：(1)比较测量的电离能与已知的或计算的电离能；(2)比较测量的光电离效率曲线与已知的纯物质的光电离效率曲线；(3)比较测量的光电离效率曲线与基于弗兰克一康顿因子拟合的光电离效率曲线。下面列出了一些重要的结果：(1)准确的鉴定了火焰中的许多不饱和的烃类自由基如C3H3、C4H3、C4H5、C5H3和C5H5等。对于C4H3，火焰中存在共振稳定的

3、CH2CCCH(i—C4H3)；对于C4H5，火焰中同时存在CH2CHCCH2(i-C4H5)、CH3CCCH2和CH2CHCCH异构体。火焰中存在两种线性的C5H3异构体，即f—C5H3和"一C5H3；而对于C5H5，线形和环状的异构体即，．C5H5和c—C5H5都存在。同时，实验还测得这些异构体的绝热电离能。(2)区分了苯／氧火焰中电离能较低的芳香烃和多环芳烃的同分异构体。例如，质量数为78的物种(C6H6)包含苯和富瓦烯；质量数为152的物种(C12H8)包含联苯撑和乙炔基萘；质量数为178的物种(C14H1

4、0)也包含两个异构体，即菲和葸。另外，茚和茚自由基的电离能被重新确定。摘要在第四章中，我们讨论了苯／氧火焰的空间结构及动力学模型。通过近阈值光电离质谱推导得到了最大到C16H10的绝大多数燃烧中间体的摩尔分数曲线，并用Pt／Pt一13％Rh热电偶测量了火焰温度。相比于以前的苯／氧实验，我们给出了很多在第三章新观察到的物种的摩尔浓度。一些高度不饱和的烃类自由基如C2H、C3H和C4H在苯／氧火焰中的浓度大约为10‘6到10巧量级：而那些分子量大于80的较重的分子的摩尔分数在10巧到10。量级。另一方面，我们用包含16

5、0个物种、872个反应的动力学模型来模拟苯／氧火焰并与实验值进行比较。一些主要物种的拟合值与实验值相吻合，而很多燃烧中间体的值相差较大，因此，需要建立更新的动力学模型来解释实验结果，而在新的模型中应该包含这些新观察到的火焰中间体。最后一章介绍了互为同分异构体的含氧燃料的燃烧对燃烧中间体物种的影响，以及这些燃烧中间体的生成、消耗机理等。我们利用真空紫外电离结合分子束质谱技术，详尽地研究了低压预混层流的正丁醇、异丁醇、仲丁醇和叔丁醇的火焰。测量得到了大多数燃烧中间体在7．75到11．00eV范围内的光电离效率曲线。通过

6、将实验的光电离效率曲线与已知物质的电离能或光电离效率曲线相比较，鉴定了四种丁醇火焰中的含氧中间体及烃类中间体的结构。结果表明，燃料分子的化学结构显著地影响火焰中的含氧中间体的结构，而对烃类中间体的影响则比较小。另外，讨论并比较了四种燃料各自的解离途径，包括单分子解离、氢提取等。这些结果为研究醇类物质的燃烧反应动力学提供了必要的实验基础。关键词：光电离；电离能；自由基；苯火焰；丁醇火焰；预混火焰；火焰模型AbstractThisdissertationisdevotedtotheVUVphotonionization

7、massspectrometrystudyofbenzene／oxygenandbutanol／oxygenflames．Theidentificationofmostcombustionintermediatesobservedinthebenzeneflameandfourbutanolflamesarediscussed．TheflamestructureandkineticmodelofthebenzeneflamearealsopresentedInthefirstchapter，thedevelopme

8、ntoftheexperimentalandtheoreticalmethodsoncombustionstudy，alongwithsomebasicconceptsarebrieflyreviewed．Thepowerfulcombinationofmolecularbeammassspectrometry(MBMS)withphotonionizati