近日，金沙官网“含碳基质高温气化”创新团队在能源领域国际知名期刊Applied Energy(SCI 1区TOP，IF = 11.2)上发表了题为“Study on the application of laser diagnosis technology in the rapid real time measurement of soot”的研究论文。我校博士研究生吴润民是文章的第一作者，宋旭东副研究员和于广锁教授为通讯作者。

该工作结合实验与模拟多种手段提出了LIBS快速实现碳烟的一种量化火焰中碳烟生成机理演变的新方法。利用激光诱导击穿光谱(LIBS)和Ansys数值模拟方法，研究了火焰区域烃类原子强度比与碳烟生成的关系。通过详细的化学动力学模拟，量化揭示了不同阶段碳烟的演化规律和形成机制。研究表明，C-H强度比的轴向二次函数分布表征了火焰中初始碳烟的形成位置以及从初始碳烟到成熟碳烟的过渡阶段变化；而径向不同高度火焰的C-H强度比在0.10 ~ 0.13范围内为主要的产烟核心区；模拟结果进一步发现，火焰上游含有丰富的含氧物质，使碳被氧化而未转化为碳烟前驱体，但在火焰中游，含氧物质被消耗，大量的碳烟前驱体(A1、A1−、C2H2等)开始生成。

本文首次以LIBS结合模拟方法实现碳烟生成的快速实时检测，为火焰碳烟定量研究领域提供参考，有助于深化对碳烟生成机理的理解，为碳烟的控制和处理提供思路。

本文得到宁夏自然科学基金(2021AAC03076)和国家自然科学基金(U21A20318、22108132)等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.121595