近日，我校资源与环境工程学院洁净煤技术研究所在燃烧反应动力学领域取得新进展。研究揭示了甲苯低温氧化过程中关键链分支反应机理，构建了适用于低温燃烧条件的详细反应动力学模型，深化了对芳香烃低温氧化化学的认识，为运输燃料、煤及生物质等复杂燃料的清洁高效燃烧和污染物减排提供了重要理论基础。相关成果以“Unraveling low-temperature chain-branching chemistry in toluene oxidation”为题，发表于国际燃烧领域权威期刊Proceedings of the Combustion Institute。
芳香烃是石油基运输燃料的重要组成部分，也是煤和生物质热化学转化过程中的重要结构单元及关键中间体。甲苯作为最简单的侧链芳香烃，不仅是汽油的重要组分，也是煤和生物质燃烧、气化过程中焦油及多种芳香族产物的重要前驱体。深入理解甲苯低温氧化反应机制，对于揭示复杂燃料初始燃烧过程以及焦油、炭黑等污染物的形成与演化规律具有重要意义。然而，现有研究主要聚焦于甲苯高温燃烧化学，其低温链分支反应机制及其对燃烧特性的影响仍缺乏系统认识。
针对这一科学问题，该工作利用射流搅拌反应器实验平台，结合分子束取样光电离质谱、量子化学计算和详细反应动力学模拟，对甲苯低温氧化过程开展了系统研究。通过构建贫燃甲苯/二甲醚混合燃料体系，有效增强了甲苯低温氧化反应活性，探测到40余种关键反应中间体，包括自由基、含氧芳香化合物及多种高度氧化中间体。在此基础上，建立并完善了甲苯低温氧化动力学模型，准确再现了主要物种演化规律和着火延迟时间。结合反应路径分析，研究首次系统揭示了苄基过氧自由基（ROO）异构化、QOOH自由基演化及二次加氧等关键低温链分支反应过程，阐明了甲苯低温氧化反应网络及其控制机理。
该论文第一作者为洁净煤技术研究所苑文浩副教授，通讯作者为洁净煤技术研究所王辅臣教授和于广锁教授。研究工作得到了国家自然科学基金项目的支持。Proceedings of the Combustion Institute是国际燃烧学会（The Combustion Institute）官方会刊，也是燃烧科学与技术领域的国际顶级期刊，主要刊载国际燃烧会议录用论文。国际燃烧会议是燃烧领域规模最大、影响力最高的国际学术会议，被誉为燃烧界的“奥林匹克”盛会，每两年举办一次。会议论文需经过严格的两轮同行评审：论文录用后，作者须在会议相关专题进行口头报告或海报展示，并经会议后的第二轮同行评审，最终发表于Proceedings of the Combustion Institute。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1540748926002191
