The authors Smith and Pantoya are grateful for partial support from DTRA under award HDTRA1-15-1-0029; and, ARO (and Dr. Ralph Anthenien) under award W911NF-14-1-0250 and equipment grant W911NF-14-10417. The authors J. Parkey and M. Kesmez are grateful for support from DTRA under award HDTRA1-15-P-0037. Thank you to Dr. Douglas Allen Dalton for helpful discussion.

Примечание: Шесть различных окислителей были исследованы с целью характеризующих кинетику I 4 O 9 по сравнению с другими оксидами йода. Каждый окислителем описан ниже. Топливо, используемое для всех смесей была постоянной: Al порошок со средним диаметром нм сферической частицы 80. Приготовление смеси описывается после обсуждения каждого окислителем. 1. Получение йода (V) Оксиды Примечание: Nano-алюминий / окислитель смеси обладают высокой летучестью и могут проявлять взрывоопасные свойства. Эти смеси подвержены непреднамеренной воспламенения электростатическим разрядом, трения, удара и других форм случайного воспламенения. Все оборудование должно быть заземлено, чтобы уменьшить вероятность случайного искровым зажиганием. Количества должны быть сведены к минимуму и защитное оборудование должно использоваться при работе с этими материалами. Более подробную информацию о процедурах безопасности и обращения можно найти в Maienschein и др. 18 <ol><li> пвозмещение ущерба коммерческим I 2 O 5 <ol><li> Не Измельчите 10 г I 2 O 5 кристаллов с помощью ступки и пестика , пока не будет создан последовательный порошок. </li><li> После того, как кристаллы в виде порошка, равномерно распределить по 10 г порошка в керамическом тигле, подходящем для нагревания до 250 ° C. </li><li> Поместите весь тигель в печи и тепла до 250 ° С со скоростью 10 ° С / мин и поддерживали на уровне 250 ° С в течение 5 мин. </li></ol></li><li> Получение аморфного I 2 O 5 <ol><li> Поместите 3 г измельченной и обезвоженной коммерческих I 2 O 5 в стеклянном стакане с магнитной мешалкой , и добавляют 3 г дистиллированной воды. Для того, чтобы обеспечить образец полностью не растворится, добавьте 1: 1 отношение воды к коммерческим I 2 O 5 и перемешивают в течение 20 мин. Роспуск I 2 O 5 в воде образует водную фазу IO 3. 17 </li><li> Налейте раствор IO 3 в клювеэр, который подходит для нагрева. Для того, чтобы обеспечить достаточное количество аморфного I 2 O 5 получают, используют в три раза больше массы IO 3 раствора , чем масса необходимого аморфного I 2 O 5. Например, если один грамм аморфного I 2 O 5 необходимо, используют 3 г 3 раствора IO. </li><li> Поместите химический стакан с раствором IO 3 в печь и нагревают при 20 ° С / мин до 250 ° С и выдержать в течение 10 мин. </li><li> Хранить образец в герметичном контейнере, чтобы ограничить воздействие атмосферной воды из окружающей среды. </li></ol></li><li> Получение кристаллического СМО 3 <ol><li> Повторите шаг 1.2.1 и место IO 3 раствора с помощью магнитной мешалки в среде с низкой влажностью (ниже 50% относительной влажности) , пока все избыток воды испаряется. После испарения, водная фаза IO 3 будет выпадать в осадок в виде СМО 3 17. </li><li> Хранить образец в герметичном контейнере, чтобы ограничить еXposure к атмосферной воды из окружающей среды. </li><li> Для того, чтобы гарантировать, испаряется все излишки воды, поместить образец в дифференциальном сканирующем калориметре (DSC) и тепла до 250 ° С со скоростью 10 ° С / мин. Примечание: Потеря массы при 110 ° С будет равна 5% , и не будет никакой потери массы при 210 ° С , если образец чистый СМО 3. Любая дополнительная потеря массы избыток воды, что означает, что образец нужно больше времени, чтобы испариться. Потеря веса при 210 ° C означает , что я 2 O 5 не полностью растворяется и больше воды при перемешивании требуется для растворения образца. </li></ol></li></ol> 2. Смесь Приготовление Примечание: Смеси приготавливают двумя различными способами: один с использованием жидкости-носителя для помощи в перемешиванию и другой без жидкости-носителе, но вместо этого смешивают в сухом виде. Для обработки с использованием жидкости - носителя, смеси получали только в течение трех окислителей: I 4 O 9, нано I 2 O 5 и Commercial I 2 O 5. <ol><li> Приготовление смесей в жидкости - носителе <ol><li> Для подготовки образцов, смешанных в жидкости-носителе, смесь 80 нм Al порошок с каждым окислителем в общей сложности на двух граммов Al и окислителя смеси с отношением эквивалентности 1,0 в химическом стакане. </li><li> Добавить 60 мл изопропанола в стакан и разрушать ультразвуком раствор с помощью звуковой палочки, установленной на выходной мощностью 4 Вт запрограммированных на 10 сек на 10 и с выкл в общей сложности на 2 мин. </li><li> Налейте раствор в стеклянную посуду и дайте раствору испариться в вытяжном шкафу при комнатной температуре с относительной влажностью 20% в течение 24 ч, который оставит образцы порошка. Примечание: Перед тем как приступить к выполнению шага 2.1.4, убедите лезвие бритвы соединена с электрическим заземлением с проводящим проводом, чтобы избежать случайного возгорания. </li><li> Исправьте порошок с заземленной бритвой и просеять образец для разрушения агломератов непосредственно в контейнер, который может быть герметизированы для LIMIт облучение образца атмосферной воды. </li></ol></li><li> Приготовление сухих смешанных образцов <ol><li> Сито и смешать два грамма Al и окислителя смеси шпателем в контейнер для образцов в качестве топлива отношение кислорода эквивалентности от 1,0 до. Уплотнение контейнер для пробы, чтобы ограничить образец воздействия атмосферной воды. </li><li> Держите образцы на вибрационном столе в течение 3 минут, чтобы помочь перемешиванию. См образцов, полученных таким образом, как и смешивают в сухом виде. </li></ol></li></ol> 3. Термический анализ Равновесие <ol><li> Подготовка образцов для термического анализа равновесия Примечание: Эти образцы легко реагирует с атмосферной водой. Относительная влажность воздуха должна быть уменьшена ниже 30% и воздействия атмосферы должна быть ограничена (например, хранить образец в герметичных контейнерах и использование крышек на DSC-TGA тиглей). <ol><li> тигли тепла из оксида алюминия (поставляется в комплекте с DSC-TGA диагностика) до 1500 ° С и выдержать в течение 30 мин для удаления любогоОстаток на тиглей в DSC-TGA. </li><li> Взвешивание тиглей, прежде образцы помещают в тигель. Это измерение необходимо с помощью DSC-TGA. </li><li> После того, как тигель взвешивают, добавляют 10 мг каждого образца в тигель. </li><li> Поместите образец тигель на термопаре в DSC-TGA с пустым тиглем в опорном держателе на DSC термопарой. </li><li> Тепло образцов при 10 ° С / мин до 600 ° С в атмосфере аргона. </li></ol></li></ol> 4. Энергия Распространение <ol><li> Приготовление жаровых труб <ol><li> С помощью кварцевых трубках с внутренним диаметром 3 мм и длиной 7 см, чтобы содержать порошковую смесь. </li><li> Положите ленту на одном конце, чтобы порошок не может выйти из трубки. </li><li> Поместите каждую 7 см трубу с одним концом тесьмой по шкале и нуль шкалы. Это позволит измерение только массы порошка. </li><li> С помощью шпателя с небольшим концом, вставьте образцы порошка в гое трубки. Для каждой из смесей, сделать три трубки, заполненные каждой смеси для тестирования воспроизводимости. </li><li> С помощью стержня , который имеет диаметр менее 3 мм, компактный порошок внутри трубки для образцов с низкой объемной плотностью (т.е. Al + I 4 O 9 и Al + аморфным I 2 O 5) , пока объем образца не делает не изменить. Эта процедура необходима для поддержания последовательной плотности сыпучие между несколькими экспериментами. Для этого может потребоваться 200 мг порошковой смеси. </li><li> Для всех других смесей, которые имеют более высокую плотность, не уплотнить порошок с помощью внешней силы. Держите объемную плотность постоянной между образцами с аналогичными насыпной плотностью. Количество порошка в трубах будет варьироваться в зависимости от объемной плотности порошка. Для этого может потребоваться до 500 мг порошковой смеси. </li><li> Измеряют массу порошковой смеси в каждой пробирке с помощью весов, которые взвешивают для каждой трубки, добавить массу до плотности порошка withiN 5% других образцов в каждой группе. Убедитесь, что каждая трубка полностью заполнена. </li></ol></li><li> Приготовление горячей проволокой Ignite <ol><li> Для приготовления горячей проволоки, использовать никель-хром (то есть, нихром) провод разрезают на отрезки длиной 10 см. </li><li> Сделать форму &quot;V&quot; в середине провода и поместите провод так что форма &quot;V&quot; находится внутри трубы. </li><li> Лента этот конец трубы, поэтому провод находится в неподвижном состоянии и не порошок не может избежать трубки. </li></ol></li><li> Получение высокой скорости камеры <ol><li> Установите камеру высокой скорости выходит за пределы камеры сгорания, перпендикулярной к направлению распространения пламени и сфокусировать камеру на трубе через смотровое отверстие в камере сгорания. Примечание: Основная функция камеры сгорания для защиты персонала и оборудования от реагирующего материала и должны быть хорошо проветриваемым через вытяжкой. </li><li> Отрегулируйте расположение и объектив-гое камеры , так что самое низкое разрешение (то есть, самая высокая частота кадров) может быть использован. </li><li> Для обеспечения калибровки расстояния, поместите линейку с шагом мм и см в поле зрения и сделать снимок с высокой скорости камеры до записи скорости пламени. </li><li> По мере того как фронт пламени значительно ярче, чем окружающего света и камера будет чрезмерно насытить, когда подвергаются воздействию света, генерируемого реакцией, уменьшить время экспозиции в настройках камеры или добавить фильтры нейтральной плотности в объектив камеры, чтобы уменьшить количество света, полученного от датчиков камеры. Уменьшить количество света, принимаемого камерой до тех пор, распространение фронта реакции не может быть хорошо видно. Здесь, установить фильтры нейтральной плотности, позволяя только 5% света, чтобы пройти, и время экспозиции 1 мкс. </li><li> Приложить генератор напряжения к концам проволоки. Камера сгорания должна быть изолирована ведет через камеру, которая позволит камере быть запечатаны иделает возможным удаленный нагрев провода. </li><li> После герметизации камеры, установлен генератор напряжения до 10 вольт и одновременно начать запись с камеры. Когда напряжение прикладывается, реакция должна начинаться практически сразу. </li><li> Экспорт видео в компьютерную программу, которая будет отслеживать положение фронта пламени в зависимости от времени в каждом отдельном кадре. </li><li> Экспорт информации шаг расстояние и время в электронную таблицу и построить линейную линию тренда со значениями R 2. Для более медленных реакций, необходимо время для реакции, чтобы достичь устойчивого состояния. Кривая до стационарного состояния будет экспоненциально растущей кривой. Удалите данные, которые не в устойчивом состоянии , пока значение R 2 не превышает 0,95. Наклон линии является скорость распространения пламени. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Selte, K., Kjekshus, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Iodine+Oxides+Part+II+on+the+system+H2O+I2O5.">Iodine Oxides Part II on the system H2O I2O5.</a> Acta. Chem. Scand. 22, 3309-3320 (1968).</li><li>Little, B. K., Emery, S. B., Nittinger, J. C., Fantasia, R. C., Lindsay, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiochemical+Characterization+of+Iodine+(+V+)+Oxide+,+Part+1+Hydration+Rates.+(V).">Physiochemical Characterization of Iodine ( V ) Oxide , Part 1 Hydration Rates. (V).</a> Propell. Explos. Pyrot. 40, 595-603 (2015).</li><li>Smith, D. K., McCollum, J., Pantoya, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Environment+of+Iodine+Oxidation+State+on+Reactivity+with+Aluminum.">Effect of Environment of Iodine Oxidation State on Reactivity with Aluminum.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 11243-11250 (2016).</li><li>Farley, C., Pantoya, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reaction+kinetics+of+nanometric+aluminum+and+iodine+pentoxide.">Reaction kinetics of nanometric aluminum and iodine pentoxide.</a> J. Therm. Anal. Calorim. 02 (2), 609-613 (2010).</li><li>Little, B. K., Emery, S. B., Lindsay, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiochemical+Characterization+of+Iodine+(V)+Oxide+Part+II+Morphology+and+Crystal+Structure+of+Particulat+Films.">Physiochemical Characterization of Iodine (V) Oxide Part II Morphology and Crystal Structure of Particulat Films.</a> Crystals. 05 (4), 534-550 (2015).</li><li>Wikjord, A., Taylor, P., Torgerson, D., Hachkowski, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+behaviour+of+Corona-Precipitated+Iodine+Oxides.">Thermal behaviour of Corona-Precipitated Iodine Oxides.</a> Thermochim. Acta. 36, 367-375 (1980).</li><li>Little, B. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+dynamics+of+nano-aluminum/iodine+(V)+oxide.">Chemical dynamics of nano-aluminum/iodine (V) oxide.</a> J. Phys. Conf. Ser. 500 (5), 052025 (2014).</li><li>Feng, J., Jian, G., Liu, Q., Zachariah, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Passivated+iodine+pentoxide+oxidizer+for+potential+biocidal+nanoenergetic+applications.">Passivated iodine pentoxide oxidizer for potential biocidal nanoenergetic applications.</a> ACS Appl. Mater. Inter. 5 (18), 8875-8880 (2013).</li><li>Wang, H., DeLisio, J. B., Jian, G., Zhou, W., Zachariah, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospray+formation+and+combustion+characteristics+of+iodine-containing+Al/CuO+nanothermite+microparticles.">Electrospray formation and combustion characteristics of iodine-containing Al/CuO nanothermite microparticles.</a> Combust. Flame. 162 (7), 2823-2829 (2015).</li><li>Sunder, S., Wren, J. C., Vikis, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+Spectra+of+1409+Formed+by+the+Reaction+of+Iodine+with+Ozone.">Raman Spectra of 1409 Formed by the Reaction of Iodine with Ozone.</a> J. Raman Spectrosc. 16 (6), 424-426 (1985).</li><li>Selte, K., Kjekshus, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Iodine+Oxides+Part+III.+The+Crystal+Structure+of+I2O5.">Iodine Oxides Part III. The Crystal Structure of I2O5.</a> Acta. Chem. Scand. 6 (24), 1913-1924 (1970).</li><li>Sherwood, P. M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=X-Ray+Photoelectron+Spectroscopic+Studies+of+Some+Iodine+Compounds.">X-Ray Photoelectron Spectroscopic Studies of Some Iodine Compounds.</a> J. Chem. Soc. 72, 1805-1820 (1976).</li><li>Russell, R., Bless, S., Pantoya, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact-Driven+Thermite+Reactions+with+Iodine+Pentoxide+and+Silver+Oxide.">Impact-Driven Thermite Reactions with Iodine Pentoxide and Silver Oxide.</a> J. Energ. Mater. 29 (2), 175-192 (2011).</li><li>Skulski, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+iodine(I,+III,+and+V)+chemistry:+10+Years+of+development+at+the+Medical+University+of+Warsaw,+Poland.">Organic iodine(I, III, and V) chemistry: 10 Years of development at the Medical University of Warsaw, Poland.</a> Molecules. 5 (12), 1331-1371 (2000).</li><li>Nicolaou, K. C., Montagnon, T., Baran, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=HIO3+and+I2O5+Mild+and+Selective+Alternative+Reagents+to+IBX+for+the+Dehydrogenation+of+Aldehydes+and+Ketones.">HIO3 and I2O5 Mild and Selective Alternative Reagents to IBX for the Dehydrogenation of Aldehydes and Ketones.</a> Angew. Chem. Int. Edit. 293 (8), 1386-1389 (2002).</li><li>Lide, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> CRC Handbook of Chemistry and Physics. , 3485 (2005).</li><li>Kumar, R., Saunders, R. W., Mahajan, a. S., Plane, J. M. C., Murray, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physical+properties+of+iodate+solutions+and+the+deliquescence+of+crystalline+I2O5+and+HIO3.">Physical properties of iodate solutions and the deliquescence of crystalline I2O5 and HIO3.</a> Atmos. Chem. Phys. 10 (24), 12251-12260 (2010).</li><li>Maienschein, J., Pantoya, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Safety+in+Energetic+Materials+Research+and+Development-Approaches+in+Academia+and+a+National+Laboratory.">Safety in Energetic Materials Research and Development-Approaches in Academia and a National Laboratory.</a> Propell. Explos. Pyrot. 39 (4), 483-485 (2014).</li><li>Osborne, D. T., Pantoya, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Al+Particle+Size+on+the+Thermal+Degradation+of+Al/Teflon+Mixtures.">Effect of Al Particle Size on the Thermal Degradation of Al/Teflon Mixtures.</a> Combust. Sci. Technol. 179, 1467-1480 (2007).</li><li>Pantoya, M. L., Dean, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+alumina+passivation+on+nano-Al/Teflon+reactions.">The influence of alumina passivation on nano-Al/Teflon reactions.</a> Thermochim. Acta. 493 (1-2), 109-110 (2009).</li><li>Mulamba, O., Pantoya, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exothermic+surface+reactions+in+alumina-aluminum+shell-core+nanoparticles+with+iodine+oxide+decomposition+fragments.">Exothermic surface reactions in alumina-aluminum shell-core nanoparticles with iodine oxide decomposition fragments.</a> J. Nanopart. Res. 16 (3), 2310 (2014).</li><li>Nelyubina, Y., Antipin, M. Y., Lyssenko, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extremely+short+halogen+bond:+the+nature+and+energy+of+iodine-oxygen+interactions+in+crystalline+iodic+acid.">Extremely short halogen bond: the nature and energy of iodine-oxygen interactions in crystalline iodic acid.</a> Mendeleev. Commun. 21, 250-252 (2011).</li><li>Bockmon, B. S., Pantoya, M. L., Son, S. F., Asay, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combustion+velocities+and+propagation+mechanisms+of+meta-stable+intermolecular+composites.">Combustion velocities and propagation mechanisms of meta-stable intermolecular composites.</a> J. Appl. Phys. 98 (6), 064903 (2005).</li><li>Pantoya, M. L., Levitas, V. I., Granier, J. J., Henderson, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+bulk+density+on+reaction+propagation+in+nanothermites+and+micron+thermites.">Effect of bulk density on reaction propagation in nanothermites and micron thermites.</a> J. Propul. Power. 25 (2), 465-470 (2009).</li></ol>

Все авторы не имеют конкурирующих финансовых интересов или других конфликтов интересов.

Порошок I 4 O 9 изучал здесь был синтезирован с использованием &quot;сухой&quot; подход к форме I 4 O 9 путем объединения элементарный йод и кислород. Этот образец обозначают как I 4 O 9. Нано-частицы I 2 O 5 был также синтезирован для этого исследования. В частности, часть I 4 O 9 нагревали мимо температуры диссоциации I 4 O 9 (то есть, 180 ° C) , но при температуре диссоциации I 2 O 5 (400 ° C). Этот процесс приводит к частицам диаметром от 200-400 нм. Этот образец называют нано I 2 O 5. измерения размера частиц были получены методом просвечивающей электронной микроскопии, который требует, чтобы образец быть в вакууме. Тем не менее, я 4 O 9 диссоциирует на I 2 O 5 в вакууме, так что размеры I 4 O 9 не были получены непосредственно. Поскольку нано I 2 O &lt;Диаметры к югу&gt; 5 частиц находятся между 200-400 нм и синтезирован путем нагрева образца I 4 O 9, предполагается , что я 4 O 9 имеет аналогичные диаметры. Более общий подход к синтезу I 2 O 5 является путем термической дегидратации йодной кислотой с образованием I 2 O 5 1,2,8 и материал , полученный с помощью этого процесса является коммерчески доступным. Коммерческий I 2 O 5 получен в виде крупных кристаллов и может иметь различные концентрации йодной кислот в зависимости от хранения и обращения. Для того, чтобы обеспечить образцы чистого I 2 O 5, образцы обезвожены перед использованием , как описано в шаге 2.1.1.3. Диаметр частиц в данном образце находятся между 1-5μm. Этот образец называют коммерческим I 2 O 5. Аморфный I 2 O 5 образец изготовлен из этого насыщенного раствора И.О. 3<html> , Когда я 2 O 5, смешивают с водой, раствор IO 3 создается. Это делается на этапе 2.1.2 , и эти шаги оставит насыщенный раствор И.О. 3. Вода катализирует образование кристаллов в йодной кислот. Для формирования аморфного I 2 O 5 температура должна быть выше температуры дегидратации HI 3 O 8 и нагревают со скоростью , которая не позволит кристаллическая структура формироваться, это будет сделано на шаге 1.2. Концентрация IO 3 в растворе будет определять количество аморфного I 2 O 5 , созданной при обезвоживании. Эти образцы должны покраснеть после того, как обезвоживание организма указывает на образец представляет собой аморфную форму I 2 O 5. Этот образец называют аморфным I 2 O 5. Кроме того , анализ ДРЛ (не входит в комплект ) был предварительно и подтвердили аморфную структуру I 4 O 9 и аморфного I 2 O 5 образцов. лор &quot;&gt; Когда в растворе, СМО 3 выпустит избыток воды и создать кристаллическую структуру. Время , необходимое для испарения избытка воды зависит от размера стакана, RH, и концентрацией раствора IO 3. В нашей лаборатории на 20% относительной влажности смешивание в описанным выше способом, через 3-5 дней требовалось, чтобы испарить избыток воды из образцов. раствор превратится в сплошную прозрачного кристалла. Этот процесс показан на этапе 2.1.3 и образец называют СМО 3 обезвоживанию. йодной кислоты будет именоваться как коммерческий СМО 3. При воздействии на раствор или атмосферной воды, оксида иода (V), претерпевает химические реакции, которые изменяют состав конечного продукта. Чтобы смягчить эту трансформацию, все шесть оксидов также смешивают с Al без раствора. Термический анализ с помощью DSC-TGA был откалиброван в атмосфере аргона с использованием образцов с известными температурами возникновения и массовых потерь. Пламя Трубкаpparatus известный как Tube Bockmon 23 используется для измерения скорости пламени. Эксперименты скорость пламени чувствительны к объемной плотности смеси. Pantoya и др. Показали , что для нано-Al на основе термиты, увеличивая объемную плотность может подавить механизм реакции Al и уменьшило роль конвективного переноса энергии , следовательно , затруднять скорость 24 пламени. По этой причине, эксперименты, выполненные для различных смесей, как правило, предназначены для поддержания постоянной объемной плотностью. Тем не менее, физические и химические свойства окислителей, рассмотренных здесь варьируются резко таким образом, чтобы не было возможности получить равномерную плотность насыпной со всех шести сухих смесей. Из-за этого, несколько йодные оксидов с различными физико-химическими свойствами испытываются, чтобы обеспечить основание для сравнения, которое включает в себя различия в% TMD, кристаллическая структура, и гидратацию состояния. После того как порошок был помещен внутри трубок и измеряется, горячий провод используется для дистанционного поджига смеси. После того, как трубы пламени получают порошковой смеси, скорости пламени измеряются в камере сгорания, используя камеру высокоскоростной. Частота кадров камеры может быть увеличена за счет снижения разрешения. Уменьшение разрешения для увеличения частоты кадров будет производить меньше, чем ошибка с более высоким разрешением при более низкой частотой кадров. Именно поэтому, на этапе 4.2.2, самое низкое разрешение, которое может еще изображение используется вся труба пламени, это приведет к увеличению максимальное количество кадров в секунду камера может записывать без потери информации. Для нашей камеры, разрешение 256 х 86 был использован, что позволило камеру для записи на 300000 кадров в секунду. Количественная скорости пламени в высокой реакционной смеси по существу трудно из-за большого числа переменных , которые могут влиять на реактивность (то есть смесь гомогенность, размер частиц, плотность, направление распространения, скорость распространения и т.д.). С помощью кварцевой трубки с внутренним diameteR менее 4 мм , в сочетании с высокой скорости камеры с фильтрами нейтральной плотности, направление распространения контролируется (то есть, 1-D) , и количество света , который получен с помощью камеры может быть снижена до минимального порогового значения , так что передний край света, излучаемого реакции можно увидеть и измерить четко. Это измерение предполагает, что прогрессирование этого низкого уровня освещенности находится с той же скоростью, что и фронта реакции. По этой причине, фотодиоды не может быть столь же точным для отслеживания распространения реакции, так как высокая интенсивность света излучения может вызвать свет путешествовать и насытить датчики быстрее, чем реакции. Кроме того, первые 1-2 см длины трубки считается вход область, или область неустановившего или ускоряющего распространения. Линейные измерения расстояния как функции от времени должны быть приняты за пределы этой области входа, чтобы определить, в стационарном состоянии скорость пламени. DSC / TGA представляет собой термический анализ равновесия, что шоWS детализированные кинетика реакции , которые не могут наблюдаться в высокой реакционной способностью материалов (то есть, не может наблюдаться при нетепловой равновесных условиях). Сочетание анализа и скорости пламени DSC / TGA дают конкретную информацию о различиях в кинетике реакции, которые могут иметь последствия для различий в результатах скорости пламени. Из-за этого, сочетание этих двух методов измерений является мощным инструментом для понимания и управления высокой реакционной способностью материалов.

Есть много оксида йода соединения (например, СМО 3, HI 3 O 8, I 2 O 5, I 4 O 9) , но одним из наиболее часто изучены реакции с алюминием (Al) является дийодид пятиокиси, I 2 O 5 1 - 16. Есть причины в пользу I 2 O 5 для сжигания с Al: (1) I 2 O 5 имеет степень окисления пяти , что делает его сильным окислителем для применения внутреннего сгорания; (2) I 2 O 5 является полуустойчивый, в зависимости от атмосферных условий, а также легко обрабатывается в виде порошка; и (3) I 2 O 5 относительно легко изготовить и легко доступны. Другие формы оксида йода , которые были изучены СМО 3, HI 3 O 8, и I 4 O 9. При нагревании до низких температур (то есть, 180 ° С), I 4 O 9rmally распадается на I 2 O 5 6 , как показано в уравнении (1) , и реакция разложения является экзотермической. (1) 5I 4 O 9 → 9I 2 O 5 + I 2 Если я 4 O 9 может быть использовано вместо I 2 O 5, полной энергии , выделяющейся в результате реакции может возрасти в результате экзотермического разложения I 4 O 9 при температурах ниже воспламенения и температуры реакции Al (т.е. &lt;660 ° C ) и ниже температуры диссоциации I 2 O 5 (то есть, около 350 ° C). Кроме того , я 4 O 9 генерирует 8 вес.% Больше I 2 газа по сравнению с I 2 O 5 , которые могут быть использованы для нейтрализации биологических агентов. Тем не менее, я 4 O 9 имеет более высокую молекулярную массу по сравнению с I 2 O 5 , и неизвестно , если больше энергиивыделяемая в массе или по объему при использовании I 4 O 9 по сравнению с I 2 O 5. Использование I 4 O 9 может обеспечить способ транспортировки больших количеств твердого йода и при воспламенении, выпустить газообразный йод. Но, я 4 O 9 порошок, как правило , нестабильны. На самом деле, Wikjord и др. 6 показано , что в течение очень короткого времени я 4 O 9 разложен на I 2 O 5 , даже с ограниченным воздействием на атмосферу. Эта нестабильность ограничивает полезность I 4 O 9 в качестве окислителя при сжигании. Йодной кислоты, такие как СМО 3 и HI 3 O 8, форма , когда я 2 O 5 подвергается действию воды или от относительной влажности (RH) атмосферы или от погружения в жидкости 1,3. Для приложений сгорания, I 2 O 5, как правило , предпочтительнее гидратированных йодной кислот , потому что evaporatiна воды при сжигании поглощает энергию и снижает общее тепло, произведенное. Несмотря на эндотермический характер этого изменения фазы, Смит и др. 3 показали быстрое испарение воды при сжигании Al с I 2 O 5 состоит частично из йодной кислот , производимых значительное газообразование , что увеличение конвективного переноса энергии и производится более высокие скорости пламени , чем Al + I 2 O 5 в одиночку. В частности, смеси с более высокими концентрациями йодной кислот имели до 300% выше , чем скорость горения смеси с более низкими концентрациями йодной кислот. 3 Скорость поглощения от атмосферной воды зависит от относительной влажности. Существует порог RH , где начинается поглощение и зависит от состояния гидратации 2. Маленький и др. Показали , пороговое значение RH 70% для СМО 3 и порогового значения относительной влажности 40% для HI 3 O 8 2. Исходя из этого, предполагается, что пороговое значение относительной влажностирастет с увеличением состояний гидратации. Из - за своих свойств расплывающихся, большинство исследований , которые используют I 2 O 5 в качестве окислителя фактически используют I 2 O 5 со значительными концентрациями йодной кислоты 2,5,7,17. Тем не менее, начальные концентрации образцов можно контролировать путем нагревания образцов свыше 210 ° С, пока все гидраты были обезвожены. Это следует при гидрировании и дегидрировании механизм I 2 O 5 , показанный на Selte и др. 1 в формуле (2) Уравнение. (2а) Увлажнение: 3I 2 O 5 + 3H 2 O → 2HI 3 O 8 + 2H 2 O → 6HIO 3 (2b) Обезвоживание: 6HIO 3 → 2HI 3 O 8 + 2H 2 O → 3I 2 O 5 + 3H 2 O Первым шагом при дегидратации происходит при температуре 110 ° С , когда СМО 3 dehydrАтеш в HI 3 O 8. Вторая стадия обезвоживания происходит при 210 ° C при HI 3 O 8 обезвоживает в I 2 O 5. Поскольку начальная концентрация коммерчески доступного I 2 O 5 состоит в основном из йодной кислот, характеристики поглощения чистого I 2 O 5 не были тщательно изучены. Предполагается , что порог и поглощения ставки RH зависят от физических свойств (например, размер частиц, кристаллическая структура) вместе с начальным состоянием и гидратация , что йод оксид , который является аморфным , может иметь более низкий порог относительной влажности и повышенные скорости гидратации. Разделительные оксиды йода из атмосферной воды необходим для контроля исходного состояния оксидных соединений йода. Один способ выделения I 2 O 5 из атмосферы блокирует поглощение воды с покрытиями. Например, Little и др. Удалось уменьшить скорость абсорбции и общее количество ГИdrated оксиды йода распыл образцов покрытий с Au / Pd 2. Feng и др. 8 пассивируются поверхность I 2 O 5 частиц с Fe 2 O 3 покрытия , которое предотвращается поглощение воды в течение длительного времени воздействия на окружающую атмосферу. Аналогичный подход может быть применен , чтобы помочь стабилизировать I 4 O 9. Еще один способ улучшить стабильность I 4 O 9 могут быть новые подходы к его синтеза. Если материал может быть синтезирован таким способом, который предотвращает введение гидраты, то топохимическое эффект, который катализирует поглощение воды может быть подавлено, таким образом, стабилизируя окислителем. I 4 O 9 Рассматриваемый здесь был синтезирован с использованием «сухой» процесс , который не вводит гидраты и позволяет проводить анализ более стабильной форме порошка I 4 O 9. Наша цель состоит в том, чтобы проанализировать фундаментальную кинетику Associatред с I 4 O 9 разложения и реакции с Al, а также основного поведения распространения энергии реакции Al + I 4 O 9. кинетика реакции анализируют с использованием тепловой диагностики равновесия в том числе дифференциальной сканирующей калориметрии и термического гравиметрического анализа (DSC-TGA). распространения энергии анализируется с использованием высокой скорости визуализации распространения реакции через смесь порошка при воспламенении в прозрачной трубке. Разработка методов синтеза для получения I 4 O 9 и методы стабилизации I 4 O 9 были медленными по сравнению с другими формами оксида йода. Цель данного исследования заключается , чтобы показать , что энергия и газ освобождается от реакций с участием I 4 O 9 больше , чем реакции с участием других оксидов йода. Таким образом, будущие исследования по синтезу и характеризации I 4 O 9 , может быть полезным для многих приложений.

<table><tbody><tr><td>Iodine pentoxide (Commercial I&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;5&lt;/sub&gt;)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>229709</td><td>Commercial I&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;5&lt;/sub&gt;</td></tr><tr><td>Iodic Acid (Commercial HIO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;)</td><td>Alfa Aesar</td><td>A11925</td><td>Comercial HIO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;</td></tr><tr><td>Tetraiodine nonoxide (I&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;9&lt;/sub&gt;)</td><td>Lynntech Inc</td><td></td><td>synthesized using a dry process</td></tr><tr><td>Water</td><td></td><td></td><td>Local distilled water run through micron filter</td></tr><tr><td>80 nm Aluminum</td><td>NovaCentrix</td><td>AL-80-P</td><td>Nano Aluminum</td></tr><tr><td>Differential Scanning Calorimeter with Thermal Gravimetric Analyzer (DSC-TGA)</td><td>Netzsch</td><td>STA-449</td><td>Equilibrium analysis of heat flow and mass loss</td></tr><tr><td>Sonic Wand</td><td>Misonix</td><td>Sonicator 3000</td><td>Provides ultrasonic waves to aid intermixing of reactant powders</td></tr><tr><td>Phantom High Speed Camera</td><td>Vision Research</td><td>Phantom 2512</td><td>High speed camera for visualzing flame front</td></tr><tr><td>Mass Balance</td><td>Ohaus</td><td>Ohaus Explorer</td><td>Weigh powders with a 0.1 mg resolution up to a 110 g capacity</td></tr></tbody></table>

reaction kinetics and combustion dynamics of i4o9 and aluminum mixtures

Tetraiodine неоксидной (I 4 O 9) был синтезирован с использованием сухой подход , который сочетает в себе элементарный кислород и йод без введения гидраты. Подход ингибирует синтез топохимическое действием, способствующим быстрому гидратация при воздействии относительной влажности окружающего воздуха. Это стабильный, аморфный, материал нано-частиц анализировали с использованием дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и термогравиметрический анализ (ТГА) и показал экзотермический выделение энергии при низкой температуре (т.е. 180 ° С) для превращения I 4 O 9 в I 2 O 5. Этот дополнительный экзотермический выделение энергии способствует увеличению общей реактивности I 4 O 9 , когда смешивают в сухом виде с нано-алюминий (Al) порошка, в результате чего как минимум 150% увеличение скорости пламени по сравнению с Al + I 2 O 5. Это исследование показывает , что в качестве окислителя, I 4 O 9 имеет большереактивный потенциал , чем другие формы оксида йода (V) , в сочетании с Al, особенно если я 4 O 9 может быть пассивируются для ингибирования абсорбции воды из окружающей его среды.

Watch this Scientific Journal Video about Reaction Kinetics and Combustion Dynamics of I4O9 and Aluminum Mixtures at JoVE.com

Reaction Kinetics and Combustion Dynamics of I4O9 and Aluminum Mixtures

Протокол для измерения скорости пламени реактивной смеси , состоящей из tetraiodine неоксидной (I 4 O 9) и алюминия (Al) представлен. Способ разрешения кинетики реакции с использованием дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) также представлены. Было установлено , что у меня 4 O 9 составляет 150% больше , чем в других реактивная йода (V) оксидов.

Реакции кинетики и горения Динамика I<sub&gt; 4</sub&gt; O<sub&gt; 9</sub&gt; И алюминиевые смеси

Tetraiodine nonoxide (I4O9) has been synthesized using a dry approach that combines elemental oxygen and iodine without the introduction of hydrated ...

reaction-kinetics-combustion-dynamics-i4o9-aluminum

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Civil Engineering

Analytical Chemistry

Engineering

Unit 1

Reaction Kinetics and Combustion Dynamics of I4O9 and Aluminum Mixtures

Admixtures

Chemical Equilibria

SCIENTISTS IN ACTION

10.8K Views.  Texas Tech University.  Протокол для измерения скорости пламени реактивной смеси , состоящей из tetraiodine неоксидной (I 4 O 9) и алюминия (Al) представлен. Способ разрешения кинетики реакции с использованием дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) также представлены. Б?...

Video: Reaction Kinetics and Combustion Dynamics of I4O9 and Aluminum Mixtures

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement is used. Here we operate a Nd:YAG laser at a frequency of 10 Hz at the fundamental wavelength of 1,064 nm. The 14 nsec pulses with anenergy of 190 mJ/pulse are focused to a 50 &#181;m spot size to generate a plasma from optical breakdown or laser ablation in air. The microplasma is imaged onto the entrance slit of a 0.6 m spectrometer, and spectra are recorded using an 1,800 grooves/mm grating an intensified linear diode array and optical multichannel analyzer (OMA) or an ICCD. Of interest are Stark-broadened atomic lines of the hydrogen Balmer series to infer electron density. We also elaborate on temperature measurements from diatomic emission spectra of aluminum monoxide (AlO), carbon (C2), cyanogen (CN), and titanium monoxide (TiO).
The experimental procedures include wavelength and sensitivity calibrations. Analysis of the recorded molecular spectra is accomplished by the fitting of data with tabulated line strengths. Furthermore, Monte-Carlo type simulations are performed to estimate the error margins. Time-resolved measurements are essential for the transient plasma commonly encountered in LIBS.

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

Time-resolved atomic and diatomic molecular species are measured using LIBS. The spectra are collected at various time delays following the generation of optical breakdown plasma with Nd:YAG laser radiation&#160;and are analyzed to infer electron density and temperature.

Измерительные атомарного водорода и двухатомном молекулярной AlO, C<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, и TiO Спектры следующих Лазерно-индуцированное Оптический пробой

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement ...

Flame Experiments at the Advanced Light Source: New Insights into Soot Formation Processes

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics Beamline of the Advanced Light Source (ALS) of the Lawrence Berkeley National Laboratory1-4. This video demonstrates how the complex chemical structures of laboratory-based model flames are analyzed using flame-sampling mass spectrometry with tunable synchrotron-generated vacuum-ultraviolet (VUV) radiation. This experimental approach combines isomer-resolving capabilities with high sensitivity and a large dynamic range5,6. The first part of the video describes experiments involving burner-stabilized, reduced-pressure (20-80 mbar) laminar premixed flames. A small hydrocarbon fuel was used for the selected flame to demonstrate the general experimental approach. It is shown how species&#8217; profiles are acquired as a function of distance from the burner surface and how the tunability of the VUV photon energy is used advantageously to identify many combustion intermediates based on their ionization energies. For example, this technique has been used to study gas-phase aspects of the soot-formation processes, and the video shows how the resonance-stabilized radicals, such as C3H3, C3H5, and i-C4H5, are identified as important intermediates7. The work has been focused on soot formation processes, and, from the chemical point of view, this process is very intriguing because chemical structures containing millions of carbon atoms are assembled from a fuel molecule possessing only a few carbon atoms in just milliseconds. The second part of the video highlights a new experiment, in which an opposed-flow diffusion flame and synchrotron-based aerosol mass spectrometry are used to study the chemical composition of the combustion-generated soot particles4. The experimental results indicate that the widely accepted H-abstraction-C2H2-addition (HACA) mechanism is not the sole molecular growth process responsible for the formation of the observed large polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs).

Gas sampling from laboratory-scale flames with online analysis of all species by mass spectrometry is a powerful method to investigate the complex mixture of chemical compounds occurring during combustion processes. Coupled with tunable soft ionization via synchrotron-generated vacuum-ultraviolet radiation, this technique provides isomer-resolved information and potentially fragment-free mass spectra.

Пламя Эксперименты на Advanced Источник света: новое понимание сажеобразования процессов

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics ...

Preparation and Reactivity of Gasless Nanostructured Energetic Materials

High-Energy Ball Milling (HEBM) is a ball milling process where a powder mixture placed in the ball mill is subjected to high-energy collisions from the balls. Among other applications, it is a versatile technique that allows for effective preparation of gasless reactive nanostructured materials with high energy density per volume (Ni+Al, Ta+C, Ti+C). The structural transformations of reactive media, which take place during HEBM, define the reaction mechanism in the produced energetic&#160;composites. Varying the processing conditions permits fine tuning of the milling-induced microstructures of the fabricated composite particles. In turn, the reactivity, i.e., self-ignition temperature, ignition delay time, as well as reaction kinetics, of high energy density materials depends on its microstructure. Analysis of the milling-induced microstructures suggests that the formation of fresh oxygen-free intimate high surface area contacts between the reagents is responsible for the enhancement of their reactivity. This manifests itself in a reduction of ignition temperature and delay time, an increased rate of chemical reaction, and an overall decrease of the effective activation energy of the reaction. The protocol provides a detailed description for the preparation of reactive nanocomposites with tailored microstructure using short-term HEBM method. It also describes a high-speed thermal imaging technique to determine the ignition/combustion characteristics of the energetic materials. The protocol can be adapted to preparation and characterization of a variety of nanostructured energetic composites.

This protocol describes the preparation of gasless nanostructured energetic materials (Ni+Al, Ta+C, Ti+C) using the short-term high-energy ball milling (HEBM) technique. It also describes a high-speed thermal imaging method to study the reactivity of mechanically fabricated nanocomposites. These protocols can be extended to other reactive nanostructured energetic materials.

Подготовка и реактивность безгазовых наноструктурных энергетических материалов

High-Energy Ball Milling (HEBM) is a ball milling process where a powder mixture placed in the ball mill is subjected to high-energy collisions from the ...

Research and Development of High-performance Explosives

Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance tests to verify theoretical calculations. For newly developed formulations, the process begins with small-scale mixes, thermal testing, and impact and friction sensitivity. Only then do subsequent larger scale formulations proceed to detonation testing, which will be covered in this paper. Recent advances in characterization techniques have led to unparalleled precision in the characterization of early-time evolution of detonations. The new technique of Photonic Doppler Velocimetry (PDV) for the measurement of detonation pressure will be shared and compared with traditional fiber-optic detonation velocity and plate-dent calculation of detonation pressure. In particular, the role of aluminum in explosive formulations will be discussed. Recent developments led to the development of explosive formulations that result in reaction of aluminum very early in the detonation product expansion. This enhanced reaction leads to changes in the detonation velocity and pressure due to reaction of the aluminum with oxygen in the expanding gas products.

Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance tests to verify theoretical calculations. This paper will share typical development tests associated with the measurement of detonation velocity and detonation pressure.

Исследование и разработка взрывчатых веществ с высокими эксплуатационными характеристиками

Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance ...

Combustion Characterization and Model Fuel Development for Micro-tubular Flame-assisted Fuel Cells

Combustion based power generation has been accomplished for many years through a number of heat engine systems. Recently, a move towards small scale power generation and micro combustion as well as development in fuel cell research has created new means of power generation that combine solid oxide fuel cells with open flames and combustion exhaust. Instead of relying upon the heat of combustion, these solid oxide fuel cell systems rely on reforming of the fuel via combustion to generate syngas for electrochemical power generation. Procedures were developed to assess the combustion by-products under a wide range of conditions. While theoretical and computational procedures have been developed for assessing fuel-rich combustion exhaust in these applications, experimental techniques have also emerged. The experimental procedures often rely upon a gas chromatograph or mass spectrometer analysis of the flame and exhaust to assess the combustion process as a fuel reformer and means of heat generation. The experimental techniques developed in these areas have been applied anew for the development of the micro-tubular flame-assisted fuel cell. The protocol discussed in this work builds on past techniques to specify a procedure for characterizing fuel-rich combustion exhaust and developing a model fuel-rich combustion exhaust for use in flame-assisted fuel cell testing. The development of the procedure and its applications and limitations are discussed.

A protocol for creating a model fuel-rich combustion exhaust is developed through combustion characterization and is applied for micro-tubular flame-assisted fuel cell testing and research.

Горение Характеристика и модель развития топлива для микро-трубчатые пламени при содействии топливных элементов

Combustion based power generation has been accomplished for many years through a number of heat engine systems. Recently, a move towards small scale power ...

Facile Preparation of Ultrafine Aluminum Hydroxide Particles with or without Mesoporous MCM-41 in Ambient Environments

An aqueous suspension of nanogibbsite was synthesized via the titration of aluminum aqua acid [Al(H2O)6]3+ with L-arginine to pH 4.6. Since the hydrolysis of aqueous aluminum salts is known to produce a wide array of products with a wide range of size distributions, a variety of state-of-the-art instruments (i.e., 27Al/1H NMR, FTIR, ICP-OES, TEM-EDX, XPS, XRD, and BET) were used to characterize the synthesis products and identification of byproducts. The product, which was comprised of nanoparticles (10-30 nm), was isolated using gel permeation chromatography (GPC) column technique. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and powder X-ray diffraction (PXRD) identified the purified material as the gibbsite polymorph of aluminum hydroxide. The addition of inorganic salts (e.g., NaCl) induced electrostatic destabilization of the suspension, thereby agglomerating the nanoparticles to yield Al(OH)3 precipitate with large particle sizes. By utilizing the novel synthetic method described here, Al(OH)3 was partially loaded inside the highly ordered mesoporous framework of MCM-41, with average pore dimensions of 2.7 nm, producing an aluminosilicate material with both octahedral and tetrahedral Al (Oh/Td = 1.4). The total Al content, measured using energy-dispersive X-ray spectrometry (EDX), was 11% w/w with a Si/Al molar ratio of 2.9. A comparison of bulk EDX with surface X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) elemental analysis provided insight into the distribution of Al within the aluminosilicate material. Furthermore, a higher ratio of Si/Al was observed on the external surface (3.6) as compared to the bulk (2.9). Approximations of O/Al ratios suggest a higher concentration of Al(O)3 and Al(O)4 groups near the core and external surface, respectively. The newly developed synthesis of Al-MCM-41 yields a relatively high Al content while maintaining the integrity of the ordered silica framework and can be used for applications where hydrated or anhydrous Al2O3 nanoparticles are advantageous.

An ultrafine aluminum hydroxide nanoparticle suspension was prepared via the controlled titration of [Al(H2O)]3+ with L-arginine to pH 4.6 with and without cage-effect confinement within mesoporous channels of MCM-41.

Фациальная подготовка сверхтонких частиц гидроксида алюминия с или без мезопористого МСМ-41 в окружающих средах

An aqueous suspension of nanogibbsite was synthesized via the titration of aluminum aqua acid [Al(H2O)6]3+ with L-arginine to pH 4.6. Since the hydrolysis ...

Chemistry

Nanothermite with Meringue-like Morphology: From Loose Powder to Ultra-porous Objects

The goal of the protocol described in this article is to prepare aluminothermic compositions (nanothermites) in the form of porous, monolithic objects. Nanothermites are combustible materials made up of inorganic fuel and an oxidizer. In nanothermite foams, aluminum is the fuel and aluminum phosphate and tungsten trioxide are the oxidizing moieties. The highest flame propagation velocities (FPVs) in nanothermites are observed in loose powders and FPVs are strongly decreased by pelletizing nanothermite powders. From a physical standpoint, nanothermite loose powders are metastable systems. Their properties can be altered by unintentional compaction induced by shocks or vibrations or by the segregation of particles over time by settling phenomena, which originates from the density differences of their components. Moving from a powder to an object is the challenge that must be overcome to integrate nanothermites in pyrotechnic systems. Nanothermite objects must have both a high open porosity and good mechanical strength. Nanothermite foams meet both of these criteria, and they are prepared by dispersing a nano-sized aluminothermic mixture (Al/WO3) in orthophosphoric acid. The reaction of aluminum with the acid solution gives the AlPO4 &#34;cement&#34; in which Al and WO3 nanoparticles are embedded. In nanothermite foams, aluminum phosphate plays the dual role of binder and oxidizer. This method can be used with tungsten trioxide, which is not altered by the preparation process. It could probably be extended to some oxides, which are commonly used for the preparation of high performance nanothermites. The WO3-based nanothermite foams described in this article are particularly insensitive to impact and friction, which makes them far safer to handle than loose Al/WO3 powder. The fast combustion of these materials has interesting applications in pyrotechnic igniters. Their use in detonators as primers would require the incorporation of a secondary explosive in their composition.

This manuscript describes the synthesis of combustible aluminophosphate matrices by the reaction of orthophosphoric acid (H3PO4) with aluminum nanopowder. When this reaction is carried out with excess aluminum in the presence of tungsten trioxide nanopowder, it leads to a solid, porous nanothermite foam.

Nanothermite с безе как Морфология: от пороха в ультра-пористых объекты

The goal of the protocol described in this article is to prepare aluminothermic compositions (nanothermites) in the form of porous, monolithic objects. ...

Combustion Chemistry of Fuels: Quantitative Speciation Data Obtained from an Atmospheric High-temperature Flow Reactor with Coupled Molecular-beam Mass Spectrometer

This manuscript describes a high-temperature flow reactor experiment coupled to the powerful molecular beam mass spectrometry (MBMS) technique. This flexible tool offers a detailed observation of chemical gas-phase kinetics in reacting flows under well-controlled conditions. The vast range of operating conditions available in a laminar flow reactor enables access to extraordinary combustion applications that are typically not achievable by flame experiments. These include rich conditions at high temperatures relevant for gasification processes, the peroxy chemistry governing the low temperature oxidation regime or investigations of complex technical fuels. The presented setup allows measurements of quantitative speciation data for reaction model validation of combustion, gasification and pyrolysis processes, while enabling a systematic general understanding of the reaction chemistry. Validation of kinetic reaction models is generally performed by investigating combustion processes of pure compounds. The flow reactor has been enhanced to be suitable for technical fuels (e.g. multi-component mixtures like Jet A-1) to allow for phenomenological analysis of occurring combustion intermediates like soot precursors or pollutants. The controlled and comparable boundary conditions provided by the experimental design allow for predictions of pollutant formation tendencies. Cold reactants are fed premixed into the reactor that are highly diluted (in around 99 vol% in Ar) in order to suppress self-sustaining combustion reactions. The laminar flowing reactant mixture passes through a known temperature field, while the gas composition is determined at the reactors exhaust as a function of the oven temperature. The flow reactor is operated at atmospheric pressures with temperatures up to 1,800 K. The measurements themselves are performed by decreasing the temperature monotonically at a rate of -200 K/h. With the sensitive MBMS technique, detailed speciation data is acquired and quantified for almost all chemical species in the reactive process, including radical species.

An investigation of the oxidative combustion chemistry of novel biofuels, fuel components, or jet fuels by comparison of quantitative speciation data is presented. The data can be used for kinetic model validation and enables fuel assessment strategies.This manuscript describes the atmospheric high-temperature flow reactor and demonstrates its capabilities.

Химия горения топлива: количественные видообразования данные, полученные из атмосферы высокой температуры потока реактора с сочетании молекулярно лучевой масс-спектрометр

This manuscript describes a high-temperature flow reactor experiment coupled to the powerful molecular beam mass spectrometry (MBMS) technique. This ...

Identification and Quantification of Decomposition Mechanisms in Lithium-Ion Batteries; Input to Heat Flow Simulation for Modeling Thermal Runaway

The risks and possible accidents related to the normal use of lithium-ion batteries remain a serious concern. In order to get a better understanding of thermal runaway (TR), the exothermic decomposition reactions in anode and cathode were studied, using a Simultaneous Thermal Analysis (STA)/Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS)/Fourier Transform Infrared (FTIR) spectrometer system. These techniques allowed the identification of the reaction mechanisms in each electrode, owing to the analysis of evolved gaseous species, the amount of heat released and mass loss. These results provided insight into the thermal events happening within a broader temperature range than covered in previously published models. This allowed the formulation of an improved thermal model to depict TR. The heat of reaction, activation energy, and frequency factor (thermal triplets) for each major exothermic process at material level were investigated in a Lithium Nickel-Manganese-Cobalt-Oxide (NMC (111))-Graphite battery cell. The results were analyzed, and their kinetics were derived. These data can be used to successfully simulate the experimental heat flow.

This work aims at determining the reaction kinetics of Li-ion battery cathode and anode materials undergoing thermal runaway (TR). Simultaneous Thermal Analysis (STA)/Fourier Transform Infrared (FTIR) spectrometer/Gas Chromatography Mass Spectrometry (GC-MS) were used to reveal thermal events and to detect evolved gases.

Идентификация и количественная оценка механизмов разложения в литий-ионных батареях; Входные данные для моделирования теплового потока для моделирования теплового разбега

The risks and possible accidents related to the normal use of lithium-ion batteries remain a serious concern. In order to get a better understanding of ...

Metal Oxide Heterojunction for Photocatalytic Activities

There is a significant global demand for improvements in synthesis techniques and their optimal characteristics, especially for industrial-scale applications. Sol-gel-based solution combustion synthesis (SG-SCS) is a simple method to produce ordered porous materials. In this regard, Pearson&#39;s hard and soft acids and bases theory assists in selecting host-dopant reactivity to form a proper heterojunction.
The formation of a heterojunction also changes the essential properties of the materials, improving photocatalysis via charge transfer or synergistic activities. A calcination temperature of 500 &#176;C is ideal for this process based on the results of the stability assessment via a differential thermogravimetry ratio analysis (DTG).
The nanoscale dimensions of the nanoparticles (NPs) and nanocomposites (NCs) generated were validated using X-ray diffraction and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). Furthermore, the scanning electron microscopy micrographs and BET analyses confirmed the porosity nature of the materials. HRTEM, X-ray photoelectron spectroscopy, and energy-dispersive X-ray investigations established the materials composition. The study found that NCs degraded the acid orange 8 (AO8) color more efficiently than bare ZnO.

<meta charset="utf8"></head><body>Гетеропереход оксида металла для фотокаталитической активности

The development of a heterojunction boosts the photocatalytic activities of solution combustion synthesis, which is a time-/energy-efficient process. Advanced analytical characterization techniques were used in this protocol to evaluate the materials&#39; characteristics, and nanocomposites demonstrated improved acid orange-8 dye degradation.

Реакции кинетики и горения Динамика I

Резюме

Смотреть дополнительные видео

PLAYLIST