基于杂化相变纳米微胶囊的格氏试剂制备引发阶段热失控抑制机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51904157
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0408.安全科学与工程
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Grignard reagent is one of the common chemicals in fine chemicals. The safety of preparation process of Grignard reagent is one of issues of fine chemicals currently. The increasing induction period is the core problem which can lead to inappropriate operations (e.g., excessive addition of reactants or raising the operation temperature to accelerate the reaction) that could also result in a runaway reaction. Therefore, this project proposed a novel strategy which the critical criterion of thermal runaway of Grignard reagent formation is used to detect the thermal runaway phenomenon in the early and the hybrid nanoencapsulated phase change materials (H-NanoPCMs) is used to inhibit thermal runaway. This project will study the effect of main factors which influence the induction period lag on thermal evolution of initiating stage. The critical criterion of thermal runaway of initiating stage of Grignard reagent formation is established by the nonlinear fitting and parameter sensitivity analysis. The hybrid nanoencapsulated phase change materials are prepared by miniemulsion in situ polymerization, sol-gel and self-assembly. The mechanism of multilevel molecular interactions is discussed. The prepared (H-NanoPCMs) is used for the shortstopping of thermal runaway of Grignard reagent formation. The implementation of this project will provide new ideas and theoretical basis for the safety of preparation process of Grignard reagent.
格氏试剂是精细化工领域常用的化学试剂之一,其制备过程的热安全性是精细化工领域关注的问题之一。格氏试剂制备反应引发阶段,由于物料中金属镁表面氧化膜、微量水分以及引发剂等影响,导致反应引发阶段诱导期较长,造成物料累积,从而引起热失控事故是影响制备过程安全性的核心问题。为此,本项目提出“通过建立格氏试剂制备反应引发阶段热失控临界判据辨识早期热失控,研究利用杂化相变纳米微胶囊抑制热失控事故”的新思路。深入研究影响反应诱导期滞后的相关因素对引发阶段热演化的作用机制,建立引发阶段热失控临界判据模型;采用细乳液原位聚合法等方法制备有机-无机杂化壁材液固相变纳米微胶囊;将制备的微胶囊与建立的临界判据相结合,探索液固相变纳米微胶囊对格氏试剂制备反应失控抑制的影响规律,揭示纳米相变微胶囊混合分散和相变换热协同抑制机理,为提高格氏试剂制备引发阶段的安全性提供新的思路与理论依据。

结项摘要

格氏试剂是精细化工领域常用的化学试剂之一,其制备过程的热安全性是精细化工领域关注的问题之一。格氏试剂制备反应引发阶段,由于物料中金属镁表面氧化膜、微量水分以及引发剂等影响,导致反应引发阶段诱导期较长,造成物料累积,从而引起热失控事故是影响制备过程安全性的核心问题。本项目针对正丁基溴化镁格氏试剂(n-BuMgBr)合成反应引发阶段为对象,采用反应量热、在线红外监测、高斯理论计算等技术研究了引发阶段放热机理和反应风险,根据密度泛函理论计算,结合实验了解该反应的路径和活化能;其次,制备壁材是二氧化硅,芯材是正十八烷的相变纳米胶囊,以及壁材为聚苯乙烯-二氧化硅杂化,芯材为正十八烷的相变微胶囊,对其微观形貌、化学结构、晶体结构、相变性能、热稳定性进行了测试表征,将相关相变胶囊用于引发阶段热失控抑制,揭示相变胶囊对反应热失控抑制机理,验证了相变胶囊对反应热失控抑制的相变潜热储能与对流换热强化效应的协同作用,为格氏试剂制备反应热失控监测预警、早期抑制提供新的思路与理论依据。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Investigation of pyrolysis kinetics, mechanism and thermal stability of tert-butyl peroxy-2-ethyl hexanoate
过氧化2-乙基己酸叔丁酯的热解动力学、机理和热稳定性研究
  • DOI:
    10.1016/j.psep.2022.02.059
  • 发表时间:
    2022-02
  • 期刊:
    Process Safety and Environmental Protection
  • 影响因子:
    7.8
  • 作者:
    Hang Yao;Juncheng Jiang;Bocun Li;Lei Ni;Yuqing Ni;Xinyu Yao
  • 通讯作者:
    Xinyu Yao
Process hazard evaluation and exothermic mechanism for the synthesis of n-butylmagnesium bromide Grignard reagent in different solvents
不同溶剂合成正丁基溴化镁格氏试剂的工艺危害评价及放热机理
  • DOI:
    10.1016/j.psep.2020.12.041
  • 发表时间:
    2021-01-08
  • 期刊:
    PROCESS SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION
  • 影响因子:
    7.8
  • 作者:
    Cheng, Zhen;Ni, Lei;Ye, Shuliang
  • 通讯作者:
    Ye, Shuliang
Hydrodynamics and mass transfer of liquid-liquid two-phase flow in circular milli-channels: Sizing-up effect
圆形毫通道内液-液两相流的流体动力学和传质:尺寸效应
  • DOI:
    10.1016/j.jtice.2022.104602
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
    Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Gang Fu;Feifei Chen;Dan Wei;Lei Ni;Juncheng Jiang;Yong Pan
  • 通讯作者:
    Yong Pan
Thermal Hazard Analysis of Styrene Polymerization in Microreactor of Varying Diameter
变径微反应器苯乙烯聚合热危害分析
  • DOI:
    10.3390/pr8121650
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    PROCESSES
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Wang Junjie;Ni Lei;Cui Jiawei;Jiang Juncheng;Zhou Kuibin
  • 通讯作者:
    Zhou Kuibin
A modified inherent thermal runaway hazard index (m-ITHI) for risk assessment of chemical processes based on cloud model
基于云模型的改进的化学过程风险评估固有热失控危险指数(m-ITHI)
  • DOI:
    10.1016/j.psep.2022.11.070
  • 发表时间:
    2022-11
  • 期刊:
    Process Safety and Environmental Protection
  • 影响因子:
    7.8
  • 作者:
    Feifei Chen;Dan Wei;Lei Ni;Juncheng Jiang;Gang Fu
  • 通讯作者:
    Gang Fu

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  • 通讯作者:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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