综述：O2(a1Δg)非热等离子体的生成技术、燃烧调控及反应机制研究进展

（编辑推荐）本综述系统阐释了单线态氧O2(a1Δg)作为高活性氧化剂在燃烧科学中的突破性应用，涵盖其微观电子轨道特性、非热等离子体（NTP）生成技术、检测方法学优化，以及通过链式反应路径调控实现燃料高效清洁燃烧的分子机制，为破解化石能源高污染难题提供创新解决方案。

　　

微观电子轨道结构

O₂(a¹Δg)作为分子氧的第一电子激发单重态，其反向自旋的π*轨道电子排布（图2a）赋予94.7 kJ/mol超高内能，较基态O₂(³Σ)反应活性提升10³倍。这种"自旋禁阻"特性使其能选择性攻击C-H键，显著降低污染物生成路径。

生成机制调控

介质阻挡放电（DBD）与微波等离子体是主流制备技术，其中DBD在10-100 kHz频段下可实现5.8×10¹⁵ cm^-3浓度输出。关键突破在于气体湿度控制在3-5%时，电子温度Te≈2 eV可最大化激发效率，而MoO₃催化剂的引入使寿命延长至72分钟。

检测技术突破

时间分辨光谱（TRES）与化学滴定法的联用方案将检测限推进至ppb级，尤其近红外发光法（1270 nm）通过锁定a¹Δg→X³Σ跃迁，实现燃烧场中0.1 μs级动态追踪。

燃烧时间尺度分离

在甲烷燃烧中，O₂(a¹Δg)使点火延迟时间缩短80%，其快速引发H+O₂→OH+O链式反应（τ<10 ns），而后续稳态燃烧则通过调控O₂(a¹Δg)浓度实现温度梯度±15 K的精准控制。

分子模拟新发现

密度泛函理论（DFT）计算揭示，O₂(a¹Δg)攻击正癸烷时C-C键解离能降低27.4 kcal/mol，而从头算（ab initio）模拟显示其与MOF催化剂协同作用可使活化熵ΔS^?下降41%。

挑战与展望

当前ns级脉冲电源稳定性（＜5%波动）仍是瓶颈，而开发兼具抗氧化/热猝灭特性的Al₂O₃/ZrO₂复合载体催化剂将成为下一代研究重点。这种"等离子体-催化"耦合策略有望将航空煤油燃烧效率提升至92%以上。