综述：甲苯的催化氧化：机理、失活、缓解与再生

本综述系统阐述了电磁感应加热（EIH）技术通过调控不锈钢感应介质（SSBs/SSRs）在烟草茎秆（TS）两段式热解中的应用，成功建立了可控温度梯度，实现了低温段（450°C）高效裂解焦油并抑制钾释放，高温段（920°C）显著促进合成气（CO+H2）产率达211.7 mL/g-TS，为生物质能源化利用提供了创新策略。

　　

Material

本研究使用的烟草茎秆（TS）原料由中国烟草湖南工业有限公司提供，其基本性质在我们先前的研究中已有详细描述。实验前，TS在105°C下干燥12小时，冷却后切成约2 mm长的样品。工业分析、元素分析和灰分组成结果见补充材料表S1。值得注意的是，TS灰分中的K₂O含量高达51.6 wt%，这为研究钾元素的迁移和释放行为提供了典型样本。

Heating performance of SSBs in the first stage

在电磁感应加热（EIH）过程中，通过在不锈钢球（SSBs）内部感应产生涡流来实现快速高效的温升。感应介质的直径、数量以及感应功率是影响加热性能的关键参数。根据电磁感应原理，由于趋肤效应，涡流倾向于集中在导体表面。随着介质尺寸的增大，其表面积与体积之比发生变化，涡流路径延长，电阻增加，从而导致更显著的焦耳热效应和更快的加热速率。此外，感应功率直接决定了输入能量的大小，进而影响最终达到的平衡温度。通过精确调控这些参数，可以在第一热解阶段建立均匀的低温区（450°C），有效破坏TS结构，挥发焦油（包括尼古丁），回收生物炭，并抑制钾的释放。

Conclusions

本研究通过调控不锈钢感应介质（如SSBs和SSRs）的尺寸、数量和感应功率，成功在TS两段式热解中实现了梯度温度控制，并系统揭示了其对热解产物分布的深远影响。在第一阶段，使用十个直径为4 mm的SSBs和5.7 kW的功率建立了450°C的低温区，这不仅有效破坏了TS结构，回收了富钾生物炭，并将钾的释放率控制在15.6%，实现了生物炭质量与钾固定的平衡。在第二阶段，使用SSRs将温度从525°C提升至920°C，显著促进了焦油挥发分的深度裂解和合成气（CO + H₂）的形成，使焦油产率降至0.4 wt%，同时合成气产量达到211.7 mL/g-TS（占气体总产物的52.3%）。COMSOL Multiphysics模拟验证了SSBs和SSRs周围不同的磁通密度和加热行为：尽管SSRs的局部磁通密度略低于SSBs，但其更大、更连续的表面捕获了更多的总磁通，并提供了更均匀、更高温度的加热。模拟与实验的出色吻合证实了精确的温度控制和两段式工艺的效率。这些发现为通过温度梯度EIH优化生物质热解以实现高产量、高选择性的合成气生产提供了宝贵的见解。

CRediT authorship contribution statement

Yuxin Yan: 撰写初稿，可视化，方法论，研究，资金获取，形式分析，数据整理，概念化。Zhenyu Zou: 方法论，概念化。Ning Wang: 方法论，研究。Yue Pan: 方法论，研究。Lei Shi: 方法论，研究。Zhenyu Liu: 概念化，方法论。Qingya Liu: 审阅与编辑，可视化，监督，方法论。

Declaration of competing interest

作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本研究报告的工作。

Acknowledgments

本研究工作得到国家自然科学基金（22308022）的资助。