NH3相关热解反应的直接激光吸收测量

《The Journal of Physical Chemistry A》：Direct Laser Absorption Measurements of NH3-Relevant Pyrolysis Reactions

热解动力学研究通过反射冲击波在2900-4600 K条件下，利用激光吸收诊断技术监测NH2和NH浓度，首次直接测定NH+H→N+H2（R3）速率常数，并得出NH2+Ar→NH+H+Ar（R1）和NH+Ar→N+H+Ar（R2）的速率表达式及N2第三体效率η_N2的实验值。

　　

NH₃及其相关自由基的热解动力学对于将NH₃作为燃料的应用具有重要意义。因此，研究人员在反射激波条件下研究了NH₂自由基的热解过程，其中使用了7–243 ppm的N₂H₄来生成NH₂，反应介质为Ar和N₂混合气体。激波后的温度范围为2900–4600 K，压力范围为0.41–0.94 atm。高灵敏度的激光吸收诊断技术使得在极稀薄条件下能够同时监测NH和NH₂的浓度，从而有效抑制了二次反应对测量结果的影响，实现了对反应速率NH₂ + M ? NH + H + M (R1)、NH + M ? N + H + M (R2)的精确测量，并首次直接在高温条件下测量了NH + H ? N + H₂ (R3)的反应速率。对于R1和R2反应，还获得了N₂相对于Ar的催化效率（η_{N2）的数值。反应速率常数表达式及其适用的温度范围以及ηN2的值如下：}

$k\_\{NH\_2\; +\; Ar\; \backslash rightarrow\; NH\; +\; H\; +\; Ar\}(T)\; =\; 10^\{14.6\}\; \backslash pm\; 0.4\; \backslash exp\backslash left(-\backslash frac\{73\; \backslash pm\; 6\}\{RT\}\backslash right)\; \backslash ,\; \backslash text\{cm\}^3\; \backslash ,\; \backslash text\{mol\}^\{-1\}\; \backslash ,\; s^\{-1\}\; \backslash quad\; (2900\; \backslash leq\; T\; \backslash leq\; 4600\; \backslash ,\; K)\; k\_\{NH\; +\; H\; \backslash rightarrow\; NH\; +\; H\}\; =\; 10^\{14.0\}\; \backslash pm\; 0.2\; \backslash exp\backslash left(-\backslash frac\{71\; \backslash pm\; 3\}\{RT\}\backslash right)\; \backslash ,\; \backslash text\{cm\}^3\; \backslash ,\; \backslash text\{mol\}^\{-1\}\; \backslash ,\; s^\{-1\}\; \backslash quad\; (2500\; \backslash leq\; T\; \backslash leq\; 4600\; \backslash ,\; K)\; k\_\{NH\; +\; H\; \backslash rightarrow\; N\; +\; H\_2\}\; =\; 10^\{15.1\}\; \backslash pm\; 0.3\; \backslash exp\backslash left(-\backslash frac\{17\; \backslash pm\; 4\}\{RT\}\backslash right)\; \backslash ,\; \backslash text\{cm\}^3\; \backslash ,\; \backslash text\{mol\}^\{-1\}\; \backslash ,\; s^\{-1\}\; \backslash quad\; (1650\; \backslash leq\; T\; \backslash leq\; 4600\; \backslash ,\; K)$