二甲醚、醇类作为可再生的环境友好型燃料,可被开发来替代传统化石燃料,用于应对当前社会面临的能源危机和环境污染问题。然而,二甲醚、醇类燃料仍然存在甲醛、乙醛等非常规污染物排放问题。因此,本文采用色谱和光谱技术相结合来探测二甲醚、醇类燃料在燃烧过程中产生的污染物和反应活性中间体,通过控制温度、当量比、燃料成分和添加催化剂等条件,探索二甲醚、甲醇、乙醇燃料的热解、氧化和预混燃烧过程和生成污染物的机制,并实现对其反应条件的优化,以达到控制和减少污染物排放的目的。主要的研究内容如下:(1)实验研究了二甲醚在中低温区的热解,并探究了二甲醚热解生成甲醇的机理。在流动管反应器中研究了二甲醚在700～1220 K温度区间内的热解,使用气相色谱法检测了二甲醚热解产物,首次在产物中检测到了甲醇,并分析了产物浓度随温度的变化规律。基于二甲醚热解的反应动力学机理确立了甲醇的生成机理及反应路径,阐明了甲醇主要是由甲氧基(CH3O·)和羟甲基(CH2OH·)从其他基团或分子中夺取氢原子生成的,其中CH3O·夺取二甲醚分子的氢原子生成甲醇是其最主要的生成路径。(2)研究了催化剂对二甲醚反应过程和产物生成的影响,结果表明催化剂的加入提高了二甲醚的反应速率,减少了CO的排放,促进了二甲醚制氢。由于反应物与催化剂有较大的接触面积以及充足的氧气环境,二甲醚催化氧化在450 K开始生成氢气,大大降低了二甲醚催化制氢的起始温度。(3)在自制的燃烧器中探索了当量比对二甲醚预混燃烧火焰和污染物生成的影响。当量比小于1时,二甲醚贫燃,观察到了双火焰现象,利用光谱技术在线检测了不同当量比下双火焰的发光情况,结果表明上方火焰只有激发态OH*和非常微弱的CH*发光,而下方火焰包含激发态OH*、CH*以及C2*的发光谱带,且CH*和C2*的发光强度随当量比减小而逐渐减弱;当量比大于1时,二甲醚富燃,利用气相色谱法在燃烧产物中检测到了甲醇、甲醛和乙醛三种污染物,随当量比减小甲醇和乙醛的浓度逐渐减小,而甲醛的排放量先增加后减小。基于二甲醚燃烧反应动力学分析了三种污染物的生成机理,通过探究当量比对其生成路径的影响,揭示了三者浓度随当量比变化规律的原因。(4)利用光谱技术在二甲醚预混富燃火焰中捕获了激发态甲醛在350～500 nm波长范围内的发射光谱,提出了激发态甲醛可能是由激发态OH*和CH3O·反应直接生成的,不经过中间体和过渡态,并通过反应路径的势能面分析以及实验结果共同验证了该路径的可行性。(5)实验研究了乙醇汽油氧化特性及污染物的生成,并分析了醛类产物的来源。将异辛烷和正庚烷的混合物作为汽油替代物,在流动管反应器中研究了乙醇汽油的氧化行为,发现两种烷烃在低温氧化时存在负温度系数(NTC)效应,并且在氧化产物中发现了甲醇、甲醛和乙醛三种污染物的排放,探究了氧气浓度和燃料中乙醇含量对烷烃NTC的分布和三种污染物排放量的影响。另外,探索了两种醛类产物的来源,阐明了在各温度区内两者的多重生成路径:低温时,乙醛一部分由乙醇氧化生成,另一部分来自正庚烷的氧化反应,而甲醛的生成主要是由乙醇氧化引起的;高温时,乙醛主要是由乙醇氧化产生的,而甲醛一部分由异辛烷氧化形成,另一部分是来源于甲醇的反应。二甲醚和醇类燃料均为良好的替代燃料,但燃烧时会产生醛类等污染物,所以在使用时,要注意燃料与空气的配比,尽量避免燃料富燃,如与汽油等掺混使用,要控制掺混量,以免产生过多醛类污染物,适当提高反应温度以促进污染物消耗。