《燃燒污染物-多環芳烴萘的生成機理研究》是依託中國科學技術大學，由張鳳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：燃燒污染物-多環芳烴萘的生成機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張鳳
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
多環芳烴（PAH）是空氣污染物PM2.5的主要成分之一，也是碳煙形成的重要前驅體。空氣中的PAH主要由煤、石油、生物質燃料等不完全燃燒產生。由於分子量大、反應過程複雜等特點，PAH和碳煙的形成機理是目前燃燒研究的難點之一，其中的瓶頸問題是PAH的生長機理。解決這一難題，需要實驗、理論計算和數值模擬等多種研究手段的緊密結合。目前，針對燃燒環境下小型PAH的生成機理的理論研究還十分有限，且主要集中在對反應路徑的預測上，鮮有考慮溫度和壓力效應的動力學研究，而後者恰恰是構建詳細燃燒化學動力學模型所需的關鍵信息。本項目旨在利用理論計算和動力學模擬結合的手段研究碳氫燃料燃燒過程中一種典型的PAH-萘在不同燃料和燃燒條件下的生成機理及化學動力學機制，進而為預測其他小型PAH的生成機理提供理論指導，同時本項目將為完善碳氫化合物燃燒化學動力學模型提供準確的小型PAH相關反應熱力學和動力學資料庫。
結題摘要
多環芳烴（PAH）是空氣污染物PM2.5 的主要成分之一，也是碳煙形成的重要前驅體。空氣中的PAH 主要由煤、石油、生物質燃料等不完全燃燒產生。由於分子量大、反應過程複雜等特點，PAH 和碳煙的形成機理是目前燃燒研究的難點之一，其中的瓶頸問題是PAH 的生長機理。解決這一難題，需要實驗、理論計算和數值模擬等多種研究手段的緊密結合。目前，針對燃燒環境下小型PAH 的生成機理的理論研究還十分有限，且主要集中在對反應路徑的預測上，鮮有考慮溫度和壓力效應的動力學研究，而後者恰恰是構建詳細燃燒化學動力學模型所需的關鍵信息。本項目旨在利用理論計算和動力學模擬結合的手段研究碳氫燃料燃燒過程中一種典型的PAH-萘在不同燃料和燃燒條件下的生成機理及化學動力學機制，進而為預測其他小型PAH 的生成機理提供理論指導，同時本項目將為完善碳氫化合物燃燒化學動力學模型提供準確的小型PAH 相關反應熱力學和動力學資料庫。 本項目的主要研究成果有：1. 典型芳香烴自由基與氧氣複合反應動力學理論研究：利用化學動力學理論手段，研究了苯基、苄基、1-萘基和2-萘基與氧氣分子複合反應動力學，獲取了複合反應的反應焓和速率常數等對芳香烴燃燒動力學模擬起到關鍵作用的熱力學和動力學數據。2. 乙基環己烷自由基構象轉化機理及其對燃燒動力學的影響：與鏈式烷烴燃料相比，環己烷燃燒具有釋放更多多環芳烴污染物的傾向，本項目研究了環烷烴的特殊反應機理-椅式、船式和扭轉式等環上的構象轉化，探索了這一特殊反應機理對於環烷烴燃燒動力學及其生成產物包括多環芳烴等的影響. 3. 異丁醇熱解和燃燒實驗和動力學模擬研究：丁醇是繼乙醇之後最有潛力的生物燃料之一，本項目研究了異丁醇的燃燒動力學機理，探索了其在減少多環芳烴和碳煙污染物排放方面的優勢。4. 鄰二甲苯預混火焰實驗與動力學研究：本項目研究了典型芳烴燃料-鄰二甲苯的燃燒動力學機理，探究了多支鏈芳香烴燃料燃燒過程中生成多環芳烴如茚和萘的反應機理。 本青年項目的研究成果拓展了化學動力學理論研究手段在多環芳烴生成機理研究領域的套用，不僅探索了燃燒過程中多環芳烴的生成對燃料結構的依賴性，同時為燃燒動力學模型構建提供了多環芳烴生成機理尤其是萘的生成機理相關準確的動力學參數。
