铁基金属有机框架(Fe-MOFs)掺杂醇基燃料的喷雾燃烧特性及碳烟减排机制研究

本研究创新性地将铁基金属有机框架(Fe-MOFs)作为添加剂应用于柴油/正己醇混合燃料(D80H20)，通过光学诊断技术系统评估20-60ppm浓度梯度下燃料的喷雾特性、燃烧动力学及排放规律。研究发现40ppm Fe-MOFs通过增强燃料表面张力、催化燃烧反应，显著提升雾化效率，使碳烟排放降低95.53%，并建立BO-GPR（贝叶斯优化-高斯过程回归）预测模型(R2>0.98)，为清洁燃料开发提供新策略。

　　

Highlight亮点

本研究揭示了Fe-MOFs在醇基燃料中的双重作用机制：1) 通过Fe-O配位键增强燃料表面吸附，提升雾化性能；2) 基于芬顿样反应(Fenton-like)产生活性羟基自由基(-OH)，催化长链烃断裂，使D80H20Fe40混合燃料的碳烟排放降低95.53%，火焰亮度提升32%。

数据预测与结果

通过贝叶斯优化(BO)算法调参的高斯过程回归(GPR)模型，成功预测火焰抬升长度(FLOL)、温度场分布等关键参数。该模型对三种燃料的KL因子预测R²达0.993-0.996，显著优于传统六种机器学习模型，为燃料配方智能优化提供新工具。

结论

在80-140MPa喷射压力范围内，含40ppm Fe-MOFs的D80H20Fe40表现最优：

• 最小喷雾发展角(SDA)

• 最高火焰温度(提升18.7%)

• 最低碳烟排放(KL因子下降95.53%)

• 催化活性与燃料稳定性最佳平衡

环境意义

该技术通过Fe-MOFs催化与可再生醇燃料的协同作用，大幅降低柴油机颗粒物排放，其BO-GPR预测模型为清洁能源开发提供量化工具，助力"双碳"目标实现。