论文推荐|华南理工大学卢志民教授 生物质焦反应活性及其与拉曼光谱表征关联性研究进展

围绕激光拉曼光谱在生物质焦的物理、化学结构特性的表征研究进展开展综述，从生物质焦拉曼光谱的特征峰位置、特征峰宽、特征峰强度比和特征峰面积等参数出发，综述国内外生物质焦在热化学转化中碳结构的演化规律。基于现有研究多聚焦在单一种类生物质，其结论普适性不足的问题，介绍笔者在多种生物质原料的焦反应活性与焦的拉曼光谱指标的关联性方面的研究进展，以期为生物质燃料的反应活性后续研究提供参考。

生物质焦反应活性及其与拉曼光谱表征关联性研究进展

包钲言，卢志民，陈金铮，蔡坚锋，姚顺春

华南理工大学 电力学院

创新点

激光拉曼光谱的特征峰位置、特征峰宽、特征峰强度比和特征峰面积等参数都能够用于研究生物质焦在热化学转化中碳结构的演化规律。现有研究多聚焦在单一种类生物质，其结论普适性不足，对基于多种生物质原料的焦反应活性与焦的拉曼光谱指标的关联性研究将有助于获得普遍性的结论，并为生物质燃料的反应活性后续研究提供参考。

研究背景

生物质能作为目前使用量最大的可再生能源形式，具有储量巨大、零碳排放、可再生及供应稳定等优点。生物质焦作为生物质能利用的重要形式，其反应活性因原料种类不同表现出巨大差异，严重阻碍了生物质能的进一步研究和利用。拉曼光谱作为近年来发展迅猛的碳结构表征技术，已广泛应用于生物质焦的物理、化学结构特性研究。

研究内容

对生物质焦反应活性的影响因素进行综述，并详细介绍了拉曼光谱技术在焦结构研究上的应用现状及研究局限。从生物质焦拉曼光谱的特征峰位置、特征峰宽、特征峰强度比和特征峰面积等参数出发，综述了生物质焦在热化学转化中碳结构的演化规律。在此基础上，进一步阐述了利用拉曼光谱将碳结构与焦反应活性进行关联的相关研究成果，为后续生物质焦反应活性的机理研究提供参考。

研究结论

1)生物质焦反应活性涉及催化无机成分、表面积、孔隙结构及碳骨架结构等不同影响因素。生物质中大量存在 ＡＡＥＭ 元素，对焦的反应活性具有显著催化作用，而Ｓｉ和Ｐ等元素则会抑制焦的反应。生物质焦的微观碳结构会对焦反应活性产生明显影响，焦结构的高芳香化／石墨化程度在很大程度上导致低反应活性。

2）拉曼Ｄ峰的红移和Ｇ峰的蓝移及峰宽变窄都能反映碳结构的有序度提高。拉曼峰强度比是现阶段研究生物质焦的拉曼光谱的最重要指标，不同特征峰之间的比值可反映焦结构的芳环缩合程度、含氧官能团含量和交联结构比例等信息，拉曼峰总面积也常用于焦的拉曼光谱研究中，并被认为与焦中含氧官能团含量存在正相关性。

3）现有的利用拉曼光谱关联碳结构与焦反应活性的研究仅停留于对单一生物质在不同热化学转化条件下的焦产物碳结构演化和反应活性变化进行关联，这些研究成果对来源广泛且差异分明的不同生物质原料的适用性仍需确定。

重要图表

表 2 十峰法得到的拉曼峰信号分布总结

图13 模型化合物及洗涤预处理的生物质热解焦的特征温度 T50与 AGr+Vl+Vr / AD的关联性

引用格式：

包钲言,卢志民,陈金铮,等.生物质焦反应活性及其与拉曼光谱表征关联性研究进展[J].洁净煤技术,2024,30(3):106-123.

BAO Zhengyan,LU Zhimin,CHEN Jinzheng,et al.Research progress on the reactivity of biomass char and its correlationwith Raman spectroscopy characterization[J].Clean Coal Technology,2024,30(3):106-123.

通讯作者

卢志民，教授，博士生导师（专业方向：动力工程及工程热物理）。2001年本科毕业于浙江大学电厂动力工程及自动化专业，2006年获浙江大学工程热物理专业博士学位，现任职于华南理工大学电力学院，从事固体燃料高效低污染利用研究以及氮氧化物治理控制技术研究。2008年作为第一批广东省科技部科技特派员，进行水泥余热发电的研究工作，获华南理工大学、清远市、广东省优秀省部科技特派员称号。2011年被评为副教授，2014年赴丹麦访学1年，进行生物质新能源利用研究，2017年被聘为丹麦技术大学客座讲师，2018年被评为正教授。目前发表论文60余篇，其中SCI/EI论文近40余篇，授权和公开专利约20项，主持国家及省部级课题10余项。系国家节能中心专家库专家，参加了14台大型新建火电机组的节能评审工作。

作者简介

包钲言（1999），男，在读硕士研究生，主要从事于固体生物质燃料的热化学转化，激光拉曼光谱对碳材料结构表征的应用研究。国家自然科学基金（52276190）：大颗粒生物质焦火焰炉燃烧反应活性与焦物理化学特性的关联研究 的主要参与者。

课题组简介

华南理工大学电力学院能源清洁转换与系统优化团队

教师团队：陆继东、姚顺春、卢志民、刘定平、董美蓉、梁友才

指导思想：以流体力学、热力学、传热学和燃烧学为理论基础，与现代数学物理方法、人工智能、大数据、物联网等相结合，针对能源动力系统及设备的设计、运行和维护中的科学理论和工程技术问题开展研究与开发工作，旨在提高现代能源动力系统的安全性、可靠性和经济性。

研究方向：（1）以先进检测技术为特征的转化机理研究和工业参数检测。（2）能源动力系统与设备生命周期智能优化技术

本平台刊登的《洁净煤技术》所有稿件均按照国家版权局有关规定支付了相应稿酬，《洁净煤技术》享有稿件的信息网络传播权。未经授权，不得匿名转载。本平台所使用的图片属于相关权利人所有，因客观原因，部分作品如存在不当使用的情况，请相关权利人随时与我们联系。

电话：010-87986452/87986451

邮箱：jjmjs@263.net

网址：www.jjmjs.com.cn

微信客服：438351866

电子期刊

免责声明：以上内容转载自洁净煤技术，所发内容不代表本平台立场。
全国能源信息平台联系电话：010-65369450，邮箱：nengyuanwang@126.com，地址：北京市朝阳区金台西路2号人民日报社