前言：
煤焦气化是煤炭清洁高效利用的核心技术，其反应过程涉及复杂的化学反应，其中瞬态中间体的生成与转化直接决定了气化效率与产物分布。
传统离线分析方法难以捕捉气化过程中产生的自由基和中间体，而原位催化质谱仪具有高时间分辨率、宽质量范围和高灵敏度等优势，通过分子束进样的方式实现了煤焦在气化反应中甲醛和乙烯酮等中间体的实时检测，揭示了高温条件下煤焦气化反应的中间体生成机制，为清洁煤技术开发提供了理论支持。
实验材料和方法
载气：CO2
气体流量：100 sccm
实验温度：室温升至1400 ℃，升温速率10 ℃/min
样品：煤焦
样品量：100 mg
结果和结论
初始热解阶段（300-500℃）时，煤中羧基、羰基和醚键等含氧官能团断裂生成小分子挥发分。乙烯酮（C2H2O，电离能9.61 eV）信号峰在300℃时出现，随温度升高逐步升高，500℃时乙烯酮信号开始减弱。
800-1200℃时，挥发分自由基（如•CH3、•CO）通过与小分子自由基结合形成稳定产物（如CO、甲醛）。结合800-1200℃质谱结果产物有CO（电离能14.01 eV）和甲醛（CH2O，电离能10.88 eV），如图2和图3所示，CO和甲醛在800-1200℃生成量显著高于其它温度区间。
温度较高时，大分子会缩聚形成焦炭，同时还会有部分碎片逸出，煤焦分子在气化过程中CO从苯环结构解吸，产生C5H4 ( m/z=64)、C5H6 (m/z=66)的化合物，如图4和图5所示。
本应用使用谱策ProC-1原位催化质谱仪构建了原位质谱系统与高温催化反应器联用的测试平台，集成软电离（PI）技术，产生的分子离子碎片少，实现了煤焦气化过程中间体的测定，通过监测升温过程中间体的动态变化过程，为煤焦气化反应动力学模型提供了实验基础。
参考文献
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