热等离子体裂解煤、煤焦油和生物质等制乙炔是绿色高效的先进技术。该方法可将复杂的原料一步转化为乙炔等有机化工基础原料。热等离子体技术的规模化研究证明了其工业化的可行性。由于该裂解过程是超高温、毫秒级反应,利用目前的实验表征和检测手段难以获得具体的裂解机理。因此,本文以密度泛函理论(DFT)为基础,结合Mayer键级理论,对热等离子体中的反应路径进行理论计算及分析,主要工作内容如下:(1)煤焦油是煤热解的副产物,其富含重质芳烃,碳氢比较高,热等离子体工作气中的氢气有利于煤焦油转化为乙炔。选择萘作为煤焦油中稠环芳烃的模型化合物,探究其在氢等离子体中的裂解路径。DFT的计算结果表明,在高反应活性的氢自由基的参与下,萘裂解所需的能垒大大降低。通过两条主要裂解路径,萘极易转化为乙炔、氢气和炭黑,这与文献报道的实验结果吻合较好。(2)生物质作为富氢的可再生资源,在与煤的热等离子体共裂解过程中可补充体系中的氢元素,发生协同作用,使得乙炔收率增加。根据生物质和煤的两步裂解机理,选取乙酸作为生物质中全纤维素的初级裂解产物代表,以苯和萘代替煤的挥发分中芳香烃,探究热等离子体共裂解的协同机理。DFT的计算结果表明,乙酸分解释放的H·和OH.有利于引发芳烃裂解。同时,乙酸及其热解产物水可以催化煤中芳烃裂解的中间反应,促进乙炔的生成。