二茂铁的烷基化及其在柴油添加剂中的应用

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本文主要研究了消除柴油尾气碳烟颗粒物(PM)的燃料添加型催化剂再生颗粒捕集器(FBC-DPF)技术。PM是当前柴油车主要控制排放污染物之一，目前最有效的处理技术是使用颗粒捕集器（DPF）捕集。DPF需要催化剂辅助除去累积颗粒物以避免孔道堵塞和延长使用寿命。催化剂可涂敷在DPF表面，也可直接添加在燃料中，而后者就是燃料添加型催化剂（FBC）。
　　二茂铁和其衍生物叔丁基二茂铁是铁基FBC的重要成分。现有制备叔丁基二茂铁的工艺需要多步完成，成本高，对环境影响大。本文研究了直接合成叔丁基二茂铁的二茂铁烷基化反应，并考察了铁基柴油添加剂对于柴油尾气碳烟颗粒消除的影响。
　　论文结合反应条件和催化剂制备工艺等优选得到了硅胶固载磷酸催化剂。利用间歇釜式反应器，考察了反应温度、压力、二茂铁与溶剂用量比、二茂铁与烷基化试剂用量比等条件对反应活性的影响。在最优实验测试条件下，叔丁基二茂铁最高收率可超过50％。
　　为了进一步理解二茂铁及其衍生物作为铁基柴油添加剂在柴油消烟净化过程中的作用机理，本文收集了真实柴油机高速运行时的尾气碳烟颗粒，运用TG、XRD、TEM、XPS等表征手段，比较了铁加入前后碳烟燃烧性能、纳米结构的变化。结果表明铁的加入降低了碳烟的燃烧温度，叔丁基二茂铁比二茂铁对碳烟燃烧温度的降低作用更加明显。同时铁的加入显著影响了碳烟纳米结构。结合碳烟在柴油机内生长与部分氧化的模型研究，我们认为铁的存在减弱了碳烟形成区域的局部高温爆燃现象，降低了局部温度，从而使最终形成的碳烟相比于没有铁添加时纳米结构更加无序。铁的存在使碳烟的部分氧化更易发生在特定部位，使得含铁碳烟的纳米结构呈现多种形态。

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作者
王成;
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作者单位

浙江工业大学;

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授予单位浙江工业大学;
学科化学工程
授予学位硕士
导师姓名陈银飞,张泽凯;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TE624.81;
关键词
二茂铁; 烷基化; 柴油添加剂; 消烟净化; 纳米结构;

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