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【24h】直接采样质谱法用于研究多环芳烃和其他燃烧中间体和产物。

【摘要】这项工作的目的是分析来自非预混火焰的燃烧中间体和产物,特别是多核芳烃(PAH)。这些分子经常被提议为从燃料到烟灰形成的途径中的关键中间体。由于它们的大尺寸,这些物质具有宽广的吸收和荧光带,单个PAH尚未在火焰中进行光学定量。通常,通过从火焰中提取微探针,然后进行质谱分析,来检查PAH和少量碳氢化合物。过去,我们的实验室先使用微探针萃取,然后再使用25 eV电离能进行电子碰撞质谱分析。 1不幸的是,大多数原子和分子在这种电离能下的电离效率很低。这降低了信号水平,并且无法量化浓度通常在ppm级的关键碳氢化合物和PAH。在这项工作中,使用了电离能为70 eV的电子冲击质谱(EI / MS)。大多数原子和分子在70 eV时具有峰值电离效率。这可以显着提高信号水平,甚至可以量化痕量物质,例如萘,在本研究工作的系统中其峰值浓度约为1 ppm。此外,质谱分析中通常使用70 eV电离能,并且在大多数物种中,NIST标准参考数据库中都提供了标准的70 eV电离截面和碎片图谱。2但是,广泛的碎片化与从电离的物种收集的光谱有关为了使从火焰样品中收集的光谱反卷积,我们开发了一种多线性回归程序,该程序将模拟光谱与实验光谱拟合以获得物种浓度。该过程使用单纯形算法进行参数优化。使用预期在此处研究的燃烧系统中发现的物种的选定列表的电离截面和碎片化模式,可以创建模拟光谱。物种浓度通过使用相对于氩气的信号进行定量,该信号以与实验室空气中相同的浓度添加到燃料流中。采用微探针萃取70 eV EI / MS技术检查了许多燃烧系统。这些研究本质上主要是探索性的,许多研究是对所考察的燃烧系统中痕量烃和PAH的首次测量。这些研究的目标是双重的。首先是通过测量主要物种和次要物种的浓度来表征基本情况(不受干扰)的火焰。选择了在这项工作中研究的基本系统,在Wolfhard-Parker燃烧器上形成的甲烷火焰,在Santoro燃烧器上形成的甲烷火焰以及在与耶鲁大学合作开发的燃烧器上形成的65%甲烷火焰。基于燃烧文献中先前获取的主要物种浓度和温度数据的可用性。这提供了验证EI / MS技术并将这些系统可用的物种浓度数据添加到其中的机会。例如,第5章表明,使用65%甲烷火焰进行的EI / MS测量与拉曼测量以及耶鲁大学合作者在同一火焰系统上的计算结果具有可比性;这些研究的第二个目标是分析扰动对基壳火焰燃料的影响。第6章探讨了与时间有关的闪烁的火焰。这些火焰的燃烧条件在稳定火焰中没有。例如,第6章介绍的EI / MS测量显示了在随时间变化的火焰循环过程中的某些时间,火焰的高温反应区中乙炔和PAH浓度增加的区域。;最后两章分析了燃烧表现出截然不同的燃烧行为的两种不同的燃料。在未预混合的甲烷火焰中,燃料的分解是通过自由基攻击而引发的。在第7章中,吡啶(一种煤中的含氮燃料)的燃烧分析表明,与甲烷不同,吡啶最有可能在非预混合条件下通过单分子和双分子过程的组合而消耗掉。第8章介绍了丁酸甲酯(MB)燃烧的结果,该分子因其在生物柴油燃烧分析中的替代作用而备受关注。掺杂MB的火焰的EI / MS分析表明,MB的分解主要是通过单分子分解而不是通过自由基侵蚀发生的。物质分解的机理的分子性会影响形成燃烧中间体的类型和条件。例如,第8章介绍的结果表明,MB的单分子分解导致在火焰的相对凉爽区域中形成大量自由基,从而促进了乙炔和PAH的形成。

【作者】Puccio, Maria Ann.;

【作者单位】The George Washington University.;

【年(卷),期】2010(),

【年度】2010

【页码】337 p.

【总页数】337

【原文格式】PDF

【正文语种】eng

【中图分类】

【关键词】

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