微波加热与熔融Na2CO3协同作用对烟煤气化特性的低温催化机制研究

（编辑推荐）本研究创新性地揭示了微波加热与熔融Na2CO3在烟煤(BC)气化中的协同效应：微波在550°C即可高效裂解极性有机物（总H2/CO产率>80%），而Na2CO3耦合使煤焦气化活化温度从950°C（常规）骤降至650-700°C，通过促进碳骨架结构无序化和空位形成实现低温高效转化，为清洁能源技术提供新思路。

　　

Highlight

微波热解与常规热解的对比实验显示（图2a），CH₄、CO和CO₂是主要产物，但微波在450-650°C区间对H₂的增产效果尤为显著——绝对产率从0.05 mmol/g飙升至1.2 mmol/g，增幅达24倍！这种"选择性加热超能力"源于微波对煤中极性官能团的精准打击，就像用微波炉爆米花一样高效激发化学键断裂。

Microwave pyrolysis and gasification

当温度突破550°C时，微波展现出"分子剪刀"特性：CO产率曲线出现陡峭拐点，而常规加热组则表现迟钝。有趣的是，Na₂CO₃在微波场中玩起了"低温熔融魔术"——其熔点从851°C直降250°C，这种"离子热舞"现象（CO₃^2-与Na⁺振动加剧）使煤焦气化温度门槛大幅降低。拉曼光谱揭示，微波-Na₂CO₃组合拳能在碳骨架中制造更多"分子漏洞"（D带/G带比值升高1.8倍），为气体分子开辟了快速通道。

Conclusions

本研究破解了微波与碱盐的"低温催化密码"：这对黄金搭档不仅能将煤焦气化温度砍掉300°C（从950°C→650°C），还通过制造碳结构缺陷打造出"分子高速公路"。这种"低温省电"模式（能耗降低36.40 kJ/g）让烟煤气化从"高耗能锅炉"变身"智能微波炉"，为碳中和目标提供了充满化学智慧的解方。