木质素热解／炭化官能团演变与焦炭形成-东南大学学报.PDF

第４２卷第１期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ．４２ Ｎｏ．１ 　 ２０１２年１月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｊａｎ．２０１２ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１２．０１．０１６ 木质素热解／炭化官能团演变与焦炭形成 １ １，２ １ １ 曹　俊　肖　刚 　许　啸　金保癉 １ （东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室，南京２１００９６） ２ （浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，杭州３１００２７） 摘要：为了深入理解生物质热解／炭化过程，制备功能型焦炭，采用热重红外联用仪研究了木质 素热解／炭化官能团演变与焦炭形成，并对所形成焦炭进行了导电性测试．实验结果表明：木质素 热解／炭化过程分为４个阶段：２００℃以下为自由水的脱除阶段；２００～５００℃为热解阶段，焦炭开 始形成；５００～９００℃时焦炭中Ｃ—Ｃ键和Ｃ—Ｈ键进一步断裂，苯环大部分已被解链或芳香族 化，形成无定形炭，在此阶段，焦炭的电阻率迅速下降，由９８６ ·ｃｍ减小到０６ ·ｃｍ；９００～ Ω Ω １４００℃时，碳碳双键几乎完全消失，焦炭内部结构重组，形成了一种介于无定型结构和石墨结 构之间的新结构，电阻率达到０２ ·ｃｍ，导电性进一步增强． Ω 关键词：木质素；焦炭；官能团；导电性 中图分类号：ＴＫ６　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２０１２）０１００８３０５ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓｅｖｏｌｖｅｍｅｎｔａｎｄｃｈａｒｃｏａｌｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｌｉｇｎｉｎ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ／ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ １ １，２ １ １ ＣａｏＪｕｎ　ＸｉａｏＧａｎｇ 　ＸｕＸｉａｏ　ＪｉｎＢａｏｓｈｅｎｇ １ （ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｎｅｒｇｙＴｈｅｒｍａｌＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ） ２ （ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｌｅａｎＥｎｅｒｇｙＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｄｕｃｅｈｉｇｈａｄｄｅｄｖａｌｕｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｃｈａｒｃｏａｌｂｙｂｉｏｍａｓｓ，ａｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔ ｒｉｃａｎａｌｙｚｅｒｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈａｆｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙｓｙｓｔｅｍ（ＴＧＦＴＩＲ）ｗａｓａｐｐｌｉｅｄ ｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｗｉｔｈｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓｅｖｏｌｖｅｍｅｎｔａｎｄｃｈａｒｃｏａｌｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｌｉｇｎｉｎ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ／ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ．Ａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｏｆｃｈａｒｃｏａｌｓｗａｓａｌｓｏｔｅｓｔｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｏｉｓｔｕｒｅｉｓｖｏｌａｔｉｌｉｚｅｄｂｅｌｏｗ２００℃．Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓｏｃｃｕｒｓａｔ２００ｔｏ５００℃ ａｎｄｃｈａｒｃｏａｌ ｂｅｇｉｎｓｔｏｆｏｒｍ