仲戊醇的低温氧化化学：基于臭氧辅助技术的2-戊醇和3-戊醇的研究

《Combustion and Flame》：Low-temperature oxidation chemistry of secondary pentanols: An ozone-assisted study of 2- and 3-pentanol

　　

Ashenafi Emiru Teka|Qingbo Zhu|Long Zhu|Bin Dong|Shihao Ning|Bingzhi Liu|Zhandong Wang

摘要

低温氧化化学在控制先进低温燃烧（LTC）发动机的点火和排放过程中起着关键作用。虽然戊醇异构体作为有前景的生物燃料候选物受到了越来越多的关注，但由于其在常压条件下的反应活性较低，次要戊醇的低温氧化机制仍知之甚少。在这项研究中，利用臭氧辅助氧化作为一种可控的化学探针来激活低温反应路径，并阐明2-戊醇和3-戊醇的结构依赖性氧化化学。实验在喷射搅拌反应器中进行，压力为常压，温度范围为380–800 K。采用同步辐射真空紫外光电离质谱（SVUV-PIMS）技术检测了多种反应中间体和最终产物。微量臭氧的添加显著增强了低温氧化反应活性。结果发现，每种燃料都产生了二十多种物质，包括酮类、环醚类、酸类以及C₅酮氢过氧化物。不同的中间体形成过程显示出2-戊醇和3-戊醇之间的显著结构依赖性，尤其是在α位酮类形成与低温链分支反应路径之间的竞争方面。基于Chatterjee模型的改进动力学模型能够较好地描述大多数主要物质的分布，但无法预测实验中观察到的C₅H₈O₂、C₅H₁₀O₂和C₅H₁₀O₃中间体，这表明RO₂相关的氧化反应过程可能被遗漏或描述不完整。这些结果表明，臭氧辅助氧化为探索低温燃料化学提供了有力的工具，并指出了当前关于次要戊醇氧化动力学描述中的关键缺陷。