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火灾事故不仅危害人的生命和财产安全,还会对全球气候环境和生态造成巨大影响。如何高效地扑灭各类火灾,一直是安全科学领域重要的研究课题。哈龙系灭火剂由于破坏大气臭氧层而被淘汰并禁止使用。因此,研究其他新型高效清洁、环境友好型的灭火剂势在必行。灭火剂的研究不仅要关注含灭火元素的灭火剂本身,还要研究灭火剂的灭火效率,以及更加深入地研究其抑制机理。基于此,本文从这三方面出发,分别研究了含金属元素、氟元素和磷元素的灭火剂,然后利用火焰传播速度和最短灭火时间来评价其灭火效率,结合详细反应来分析各灭火剂的抑制机理。本文的主要研究内容包括四个方面:（1）通过物理吸热模型来解耦NaHCO3灭火粉末的物理和化学抑制作用。（2）利用二氧化硅的物理抑制作用和氟元素的化学抑制作用,合成新型含氟二氧化硅粉末灭火剂,并对其灭火效率和机理进行系统分析。（3）利用二氧化硅与水的物理抑制作用和磷元素的化学抑制作用,制备出不同含磷量的干水灭火剂,并且评价其灭火效率,探究其抑制机理。（4）理论研究Fe（C5H5）2对火焰的抑制作用。各研究内容之间是层层递进关系,从NaHCO3灭火粉末入手揭示化学抑制和物理吸热作用在灭火机理中都很重要;以此为基础研究含氟二氧化硅灭火剂,发现氟元素的灭火产物腐蚀性高;故进步优化抑制元素并研究含磷干水灭火剂,但磷元素资源有限;进而寻求更加广泛的灭火元素,所以研究含铁灭火剂的抑制效率和抑制机理。利用物理吸热模型计算NaHCO3灭火剂的物理抑制作用。通过实验所测火焰传播速度与模型计算值对比,验证物理吸热模型的准确性。分析NaHCO3在火焰中的分解,确定以NaOH在火焰中的作用为研究对象来探究其化学抑制作用。并且分析其在不同初始温度与压力下的化学抑制作用。结合粉末在火焰中的有效分解参数,分析粉末粒径对NaHCO3抑制作用的影响。结果表明,粒径大小直接影响粉末在火焰中分解的有效NaOH量,因此粉末粒径大小会对化学抑制作用产生巨大的影响。当粒径较大时,粉末抑制机理受热力学控制,抑制效果主要来源于物理抑制作用。当粒径较小时,抑制机理受动力学控制,化学抑制作用占主导地位。灭火剂物理和化学抑制作用同样重要,将二者结合可进一步增强灭火剂的灭火效率。将具备化学抑制作用的含F基团与具备物理抑制作用的SiO2粉末相结合,合成新型粉末灭火剂SiO2-F。通过共缩合和酰胺化两步反应过程,将三氟乙酰基（CF3CO）与SiO2相连接,制备SiO2-F粉末。利用最小熄灭浓度和火焰传播速度来评价SiO2-F粉末的灭火效率。SiO2-F粉末均展现出比NaHCO3和SiO2粉末更好的灭火效率。利用热重实验模拟粉末在火焰中分解行为,并分析SiO2-F粉末灭火机理主要分为两部分:固体物质吸热的物理抑制作用和含F基团湮灭自由基的化学抑制作用。其中物理抑制作用约占总抑制效应的23.1%,是整个抑制机制中不可缺少的一部分。CF3CO可以有效地湮灭自由基,尤其可以使OH基快速下降,从而达到抑制火焰的效果。总的来说,SiO2-F粉末的灭火效果是物理抑制和化学抑制共同作用的结果。将H3PO4、H2O和SiO2相结合,合成新型含磷干水灭火剂SiO2-P。考虑粉末灭火剂的分散性及均一性,确定SiO2-P粉末的制备条件,并制备四种不同H3PO4含量的SiO2-P粉末。利用油池火扑灭试验,测量SiO2-P粉末的最短灭火时间来评价其灭火效果。结果显示,SiO2-P具备较好的灭火效果。基于热重实验和GA算法,确定SiO2-P粉末的分解反应方程式和动力学参数。利用SiO2-P粉末的分解机理,模拟其对甲烷/空气火焰传播速度和自由基（H、O和OH）的影响。该粉末通过H2O和H3PO4的协同抑制效应湮灭大量自由基,从而降低火焰传播速度。更进一步,对含DMMP的干水粉末灭火剂SiO2-DMMP在贫燃和正常当量比情况下进行了模拟研究。内液含10%DMMP溶液的SiO2-DMMP灭火剂可以有效地避免DMMP在贫燃时的燃烧增强效应。这是由于H2O的抑制作用可以抵消DMMP的燃烧增强作用。同时在正常当量比情况下,SiO2-DMMP粉末展现出很好的火焰抑制效果。最后以Fe（C5H5）2为主要研究对象,探究Fe化合物的火焰抑制特性。分析Fe（C5H5）2特殊的分子结构,在前人的基础上给出各反应的动力学参数,构建Fe（C5H5）2的详细反应机理。利用此机理模拟Fe（C5H5）2对甲烷/空气火焰传播速度、火焰温度及火焰中自由基的影响。在化学计量燃烧和富燃（当量比Φ≥1）时,Fe（C5H5）2在火焰中展现出较强的火焰抑制能力。在极度贫燃（当量比Φ＜0.55）时,Fe（C5H5）2在火焰中展现燃烧增强作用。在二者之间,随着Fe（C5H5）2体积分数的增加,先呈现燃烧增强作用,后抑制燃烧。火焰中H、O和OH自由基也出现了类似的变化趋势。这是由于C5H5等碳氢基团的可燃性与含Fe基团的抑制性相互竞争所致。进一步分析含Fe自由基在火焰中的作用,各种含Fe自由基间存在诸多循环反应且可以相互转化,从而消耗大量O、H和OH自由基。