用户前沿丨中国石油大学（华东）田原宇：从分子水平深入理解煤中 C-S 键快速热解自由基反应调控机理！

2025-07-15 21:42:23, 天美色谱

科研进展

近日，中国石油大学（华东）田原宇教授团队在能源与燃料领域顶级期刊《Fuel》上发表了题为“In-depth understanding of the rapid pyrolysis free radical reaction regulation mechanism of C-S bonds in coal at the molecular level”的重要研究成果。该研究从分子水平上识别和分析了煤热解过程中 C-S 结构与反应性之间的关系，证实了原煤热解自由基反应机理的普遍规律。这不仅为煤中含S结构热解过程中的自由基调控过程提供了理论指导和依据，也为煤的清洁高效利用提供了理论支持。

文章简介

作为三大化石能源之一，煤炭在全球能源结构中占有重要地位。然而，煤炭的粗放利用造成了严重的污染。硫元素作为煤炭中的主要污染元素，不仅会导致大气污染，还会使焦炭含硫，使铁产生热脆，严重影响生铁的质量。目前的低阶煤燃烧只利用了煤的燃料特性，不仅造成了煤分子中大部分有用成分的浪费和经济损失，还将部分资源转化为污染排放。煤的结构和反应性是煤化学的核心问题，也是煤清洁高效利用的重大科学挑战。煤炭可以通过气化、液化、焦化等多种方式进行利用，而热解是这些过程的必经之路。如何识别和分析原煤热解过程中 S 原子的变化，对于去除产品中的硫和减少空气污染具有重要意义。

在以往的研究中，热解机理的确定仅基于对热解产物的推测，缺乏理论依据和实验证明过程。因此田教授团队选择了二苄基硫醚作为典型的模型化合物，通过量子化学计算和供氢溶剂捕集实验阐明了热解过程中 C-S 的自由基反应机理。还探讨了快速热解温度、加热速率和停留时间等外部因素对含 S 自由基的调控作用。最后，在原煤上验证了自由基调制理论的普适性。本研究将自由基捕获实验与量子化学计算相结合，在分子水平上剖析了 C-S 键的自由基反应历程。图1展示了整个实验的流程。

图1 实验流程

赛里安方案

本文利用SCION 456-GC-SQ，对热解产物进行定性和半定量分析，图2展示了二苄基硫醚热解过程中的自由基路径及不同条件下热解产物的总离子流图。

图2 部分实验结果展示

赛里安（Scion）点亮学术之路，

诚邀论文分享！

赛里安始终致力于为科研工作提供强大助力，为答谢大家多年来对赛里安品牌的支持，现面向广大科研人员征集优质论文！无论您是学者、工程师还是创新者，只要您的研究有见解、有深度，我们都欢迎您的投稿！除了获得更大程度的曝光外，赛里安还会发放奖励，立即投稿，让您的研究产生更大影响力！期待您的参与！！！（详细参与方式见“闹元宵，赛学术 | 赛里安（Scion）点亮学术之路，诚邀论文分享！”）

扫描下方二维码提交申请

参考文献

《https://doi.org/10.1016/j.fuel.2025.134630》

推荐仪器

赛里安456i气相色谱仪

轻松搭建网络版（C/S）

456i使用CompassCDS色谱工作站，其独特的软件架构能完美支持网络版工作，仪器数量无上限，轻松对接主流LIMIS系统。

仪器配置灵活，无上限

支持三个全类型进样口任意搭配，四个检测器，提供高通量的色谱解决方案。

移动智能互联

移动平板支持13种语言，可无线连接反控仪器。平板集成操作手册和维护视频等，方便随时查看。

赛里安8700 SQ单四极杆气质联用仪

高容量分子涡轮泵

采用310/400L/S的双阶差动分子涡轮泵，适配更大柱流量，减少停机时间。

高灵敏度和扫描速度

最大扫描速度20000Da/s，1pg八氟萘m/z272≥1500:1(RMS)。

EDR技术检测器

动态范围拓展技术（EDR）检测器，实时优化检测器电压，拓展动态范围。

赛里安--名门之后,经典传承

赛里安（Scion），天美旗下品牌，前身是色谱领域享有盛名的瓦里安（Varian）公司，总部位于荷兰，在荷兰胡斯、中国上海均设有应用中心和制造基地，致力于为全球客户提供色谱相关解决方案。赛里安在气相色谱及气质联用领域已有超过60年的经验，在气相色谱高精尖技术（例如多阀多柱系统）和定制方案方面更是表现杰出。赛里安凭着雄厚的技术积累和多年的生产经验，如今赛里安拥有气相色谱、气质联用、液相色谱、样品处理及进样装置、色谱柱及消耗品和色谱数据系统等六大业务模块，遍布全球的专业技术支持和服务团队，为各行业客户提供可靠支持和服务。