近日，我校资源与环境工程学院洁净煤技术研究所王辅臣教授、丁路教授，化学与分子工程学院戴升教授，新加坡国立大学Yang Wenming教授在国际知名期刊Nature Communications上合作发表了题为“Mechanism of the noncatalytic oxidation of soot using in situ transmission electron microscopy”的文章。
煤、生物质及气态烃的气流床气化（转化）技术在大规模高效制取氢气及合成气方面具有良好应用前景。然而，炉内转化过程在贫氧条件下完成，若操作条件不当极易生成炭黑等物质。炭黑颗粒较细，易被合成气带出至下游工艺，影响装置的稳定运行。炭黑在炉内原位氧化是消除炭黑最高效的手段之一，但炭黑的氧化过程较为复杂，目前的研究尚不能精确预测炭黑的氧化行为。
本研究建立了炭黑颗粒成熟度的表征方法，实现了对多种具有复杂宏观性质炭黑颗粒的分类。基于原位电镜技术研究了不同成熟度炭黑颗粒的氧化行为，揭示了炭黑的纳米结构对其氧化模式的影响。根据实验结果建立了多种炭黑氧化模型，具体可分为缩芯模型、内部氧化模型及核壳分离模型。通过量化的成熟度参数，可以实现对多种宏观性质炭黑氧化模型的预测。此外，本文首次揭示了核壳分离模型的氧化机理，其氧化形成的独特结构为炭黑作为副产物的利用提供了重要借鉴。
王辅臣教授指导的博士生高明为论文第一作者，华东理工大学丁路教授、戴升教授、新加坡国立大学Yang Wenming教授为论文共同通讯作者。华东理工大学为第一单位。该研究工作得到了国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金优秀青年基金（海外）项目、中国留学基金委、上海市科学技术委员会项目、上海启明星项目的资助。另外，还得到了华东理工大学材料生物学与动态化学前沿科学中心和费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心的支持。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-41726-4
