木质素高温热解过程中类石墨微晶生长与定向构筑形成硬碳结构机理
木质纤维类生活垃圾热解过程矿物质和碳结构的演化规律
立ｓ ｐ 碳原 子 ， 导致峰参数 Ｄ１ 峰半高 宽和峰面积 比值 ／ 逐渐增大 ； 高温热 解时 晶体 ｓ ｐ 碳原 子增多 ， 导致 Ｄｌ峰半 高宽 和 ， ｎ ／ ， Ｇ 逐渐减小 。焦样的碳结构有序度随热解温度升高先降低后提高 。
关键词 ：木质纤维 ； 生活垃圾 ；热解 ； 矿物质 ； 碳 结构 ； 演化
Ａｂｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ：Ｔｗｏ ｌ ｉ ｇ ｎ ｏｃ ｅ ｌ ｌ ｕ ｌ ｏｓ ｉ ｃ ｍｕ ｎ ｉ ｃ ｉ ｐａ ｌ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗａ ｓ ｔ ｅ ｓ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｉ ｎｇ ｗａ ｓ ｔ ｅ Ｐａ ｐ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｍｐ ｈ ｏ ｒ ｔ ｒ ｅ ｅ ｌ ｅ ａ ｆ ｗｅ ｒ ｅ
第４ ３卷 第 ２期
２ ０ １ ５年 ２月
燃
料
化
学
学
报
Ｖｏ １ ． ４３ ＮＯ ． ２ Ｆｅ ｂ ．２ ０１ ５
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｆ ｕ ｅ ｌ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
文章编号 ： ０ ２ ５ ３ — ２ ４ ０ ９ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ２ — ０ １ ６ ０ — ０ ７
要： 使用水平 管式 炉 ， 在不 同热解温度 （ ５ ０ ０～１ ０ ０ ０ ｏ Ｃ） 条件下对废纸屑和樟树叶两种木质纤维类生活垃圾进行 了热解 实
验， 分别采用 ｘ射线衍射（ Ｘ Ｒ Ｄ） 和拉曼光谱研究 了样 品所含矿物质 和碳结 构随热解 温度 的变化。结果 表明 ， 废纸屑和樟树叶 含有 的主要矿 物分 别为方解石和草钙 ， 在５ ０ ０℃之前 草酸钙全部转化为方解 石 ， 焦样 中的方解石在 ８ ０ ０ ｏ Ｃ以后逐渐 分解 并 形 成生石灰。拉曼光谱 对生活垃圾焦的碳结构变化非常敏感 ， 低温 热解 时生活垃圾 的大分子结构 发生缩合 和解 聚 ， 产 生了孤
木质素高温热解过程中类石墨微晶生长与定向构筑形成硬碳结构机理
木质素高温热解过程中类石墨微晶生长与定向构筑形成硬碳结构机理引言木质素是一种复杂的天然有机高分子化合物，广泛存在于植物细胞壁中，是木质部的主要成分之一。
木质素在高温条件下可以进行热解，产生一系列有机化合物和碳质产物。
其中，类石墨微晶的生长和定向构筑对形成硬碳结构起到关键作用。
本文将探讨木质素高温热解过程中类石墨微晶生长与定向构筑形成硬碳结构的机理。
木质素高温热解过程木质素的高温热解是指在高温条件下，木质素分子发生热解反应，产生碳质产物和有机化合物。
木质素的高温热解过程一般分为三个阶段：干燥失重阶段、裂解阶段和炭化阶段。
干燥失重阶段在木质素高温热解的初期，木质素中的水分开始蒸发，导致样品失重。
这个阶段的温度一般在100-200℃之间。
干燥失重阶段的主要目的是将木质素中的水分蒸发掉，为后续的裂解反应提供干燥的条件。
裂解阶段在干燥失重阶段后，木质素开始发生裂解反应。
裂解阶段的温度一般在200-400℃之间。
在裂解阶段，木质素分子内部的化学键开始断裂，产生大量的有机化合物和碳质产物。
这些有机化合物和碳质产物的生成过程非常复杂，涉及到多种反应机理。
炭化阶段在裂解阶段后，木质素开始发生炭化反应。
炭化阶段的温度一般在400-600℃之间。
在炭化阶段，裂解产物中的有机化合物进一步分解，形成碳质产物。
同时，碳质产物中的碳原子开始重新排列，形成类石墨微晶结构。
类石墨微晶生长机理类石墨微晶是指具有类似石墨结构的微晶体。
在木质素高温热解过程中，类石墨微晶的生长是由于碳质产物中的碳原子重新排列形成的。
碳原子重新排列碳质产物中的碳原子在高温条件下会发生重新排列。
一般来说，碳原子会优先形成芳香环结构，然后再形成长链结构。
在类石墨微晶的形成过程中，碳原子会进一步重新排列，形成具有类似石墨结构的微晶体。
类石墨微晶的生长类石墨微晶的生长是由碳原子的重新排列和结晶过程共同作用的结果。
在高温条件下，碳原子会不断地重新排列，形成更加有序的结构。
Fe-Ni-C体系高温高压生长金刚石单晶的碳源供给
Fe-Ni-C体系高温高压生长金刚石单晶的碳源供给李和胜;李木森;崔建军【期刊名称】《新型炭材料》【年(卷),期】2010(25)2【摘要】在Fe-Ni-C体系中高温高压生长金刚石单晶,通过对触媒和金属包覆膜的物相结构表征、相图分析以及热力学计算等方法探讨金刚石形核长大的碳源供给.研究发现:在金刚石形核的初期,由于石墨的不断熔入,触媒熔体会迅速形成对碳的过饱和溶液,并析出初生渗碳体.金刚石单晶合成之后触媒和金属包覆膜的组织与物相均以渗碳体为主.相图分析发现,金刚石的形核长大伴随有渗碳体的分解.热力学计算表明,在金刚石稳定生长区域,渗碳体向金刚石转变的相变自由能比石墨-金刚石的相变自由能更负.由此说明,Fe-Ni-C体系高温高压生长金刚石单晶的直接碳源并非石墨,而是渗碳体,即金刚石单晶来源于渗碳体高温高压的金刚石化而不是石墨的直接转化.【总页数】5页(P119-123)【作者】李和胜;李木森;崔建军【作者单位】山东大学材料科学与工程学院,山东,济南,250061;山东省超硬材料工程技术研究中心,山东,邹城,273500;山东大学材料科学与工程学院,山东,济南,250061;山东省超硬材料工程技术研究中心,山东,邹城,273500;山东大学材料科学与工程学院,山东,济南,250061;山东省超硬材料工程技术研究中心,山东,邹城,273500【正文语种】中文【中图分类】TQ164【相关文献】1.高温高压下Fe-Ni-C系合成金刚石单晶的机理研究(上) [J], 李和胜;许斌;宫建红;李丽;李木森2.高温高压下Fe-Ni-C系合成金刚石单晶的机理研究(下) [J], 李和胜;许斌;宫建红;李丽;李木森3.高温高压下Fe-Ni-C系中金刚石层状生长的机理探讨 [J], 李和胜;亓永新;李木森4.高温高压下Fe-Ni-C系合成金刚石的研究 [J], 李和胜;李木森5.高温高压生长宝石级金刚石单晶的表面特征研究 [J], 臧传义;陈奎;胡强;黄国锋;陈孝洲;贾晓鹏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
生物炭制备及其吸附应用研究进展
基金项目大学生创新创业项目(202010142174)。
*通信作者收稿日期2021-09-13摘要生物炭是生物质在绝氧或限氧条件下热解的固态产物,通常因具有特殊的孔隙、官能团结构及稳定的物理化学性质等特点而广泛应用于气态或液态污染物的吸附,并成为目前生物质能资源化利用研究热点。
本文介绍了生物质热解制取生物炭的工艺、生物炭生成机理及目前主要应用领域,重点评述了影响生物炭制备、结构特性及吸附特性的主要因素,并提出了生物质热解制备生物炭及其在吸附领域应用的未来研究方向。
关键词生物质;热解;生物炭;吸附;影响因素中图分类号S216文献标识码A 文章编号1007-5739(2022)09-0133-08DOI :10.3969/j.issn.1007-5739.2022.09.039开放科学(资源服务)标识码(OSID ):Advances on Biochar Preparation and Its Adsorption ApplicationsSHENG Zhu 1DENG Bingjie 2SUN Yang 1*FAN Sichen 1LI Xinyang 1YANG Tianhua 1(1Key Laboratory of Clean Energy of Liaoning Province,College of Energy and Environment,Shenyang Aerospace University,Shenyang Liaoning 110136;2Offshore Environmental Technology &Services (Beijing)Limited Company,Beijing 100125)Abstract Biochar is a solid product of biomass pyrolysis under anaerobic or oxygen-limited conditions.It is widely used in the adsorption of gaseous or liquid pollutants due to its special pore and functional group structure,and stable physicochemical properties.It has become a research hotspot of resource utilization of biomass energy.This paper introduced the preparation process of biochar by biomass pyrolysis,generation mechanism of biochar and current application fields.It focused on the main influence factors of preparation,structural characteristics and adsorbed characteristics of biochar,and it proposed the future research directions of biomass pyrolysis producing biochar and its application in the adsorption field.Keywords biomass;pyrolysis;biochar;adsorption;influence factor生物炭制备及其吸附应用研究进展盛竹1邓兵杰2孙洋1*范思辰1李欣陽1杨天华1(1沈阳航空航天大学能源与环境学院辽宁省清洁能源重点实验室,辽宁沈阳110136;2海油环境科技(北京)有限公司,北京100125)能源与环境问题是人类共同关心的重要课题,关系到经济的发展和人民幸福指数的提高。
《木质素基碳材料的微波法制备及在超级电容器中的应用》范文
《木质素基碳材料的微波法制备及在超级电容器中的应用》篇一摘要：本文详细探讨了木质素基碳材料的微波法制备过程，并对其在超级电容器中的应用进行了研究。
通过微波法合成木质素基碳材料，不仅简化了制备过程，而且提高了材料的电化学性能。
本文首先介绍了木质素基碳材料的背景及研究意义，随后详细描述了制备方法、材料表征及在超级电容器中的应用，最后对实验结果进行了讨论和总结。
一、引言随着人们对可再生能源和绿色化学的关注日益增加，碳材料的研究与应用逐渐成为科研领域的热点。
木质素作为一种丰富的天然高分子化合物，具有独特的结构和化学性质，是制备碳材料的重要原料。
木质素基碳材料因其高比表面积、良好的导电性和优异的电化学性能，在超级电容器领域具有广阔的应用前景。
二、木质素基碳材料的制备方法本文采用微波法合成木质素基碳材料。
该方法具有快速、高效、节能等优点，可大大简化制备过程。
具体步骤如下：1. 材料准备：选择合适的木质素原料，进行必要的预处理。
2. 混合：将木质素与适量的添加剂混合均匀，形成均匀的混合物。
3. 微波反应：将混合物置于微波反应器中，进行微波辐射处理。
在微波辐射过程中，混合物中的有机物发生热解和碳化反应，形成碳材料。
4. 冷却与分离：反应结束后，待混合物冷却至室温，进行分离和清洗，得到木质素基碳材料。
三、材料表征为了全面了解所制备的木质素基碳材料的性能，我们采用了多种表征手段，包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和拉曼光谱等。
结果表明，所制备的碳材料具有较高的比表面积和良好的孔结构，有利于提高其在超级电容器中的电化学性能。
四、木质素基碳材料在超级电容器中的应用超级电容器是一种储能器件，具有高功率密度、长循环寿命等优点。
在超级电容器的制备过程中，碳材料作为电极材料具有重要的应用价值。
将所制备的木质素基碳材料应用于超级电容器的电极材料中，通过电化学测试评价其性能。
实验结果表明，该碳材料具有优异的电化学性能，包括高的比电容、良好的循环稳定性和较高的能量密度。
木质素硬碳负极材料
木质素硬碳负极材料简介木质素是一种存在于植物细胞壁中的复杂有机化合物，主要由苯环和侧链组成。
它在自然界中广泛存在于木材、纤维素等植物性材料中，具有高度的稳定性和抗降解性。
近年来，研究人员发现木质素可以作为一种优良的硬碳负极材料，用于锂离子电池等能源存储设备。
优点高比容量木质素具有较高的比容量，这意味着它可以储存更多的锂离子，从而提高电池的能量密度。
根据研究，木质素硬碳负极材料的比容量可达到400 mAh/g以上。
高循环稳定性与传统的石墨负极相比，木质素硬碳负极材料具有更好的循环稳定性。
经过多次充放电循环后，其容量保持率更高，并且不会出现明显的容量衰减。
可持续性和环保作为一种天然来源的材料，木质素具有良好的可持续性和环保性。
它可以从植物废弃物、森林剩余物等资源中提取得到，不仅能够减少对有限矿产资源的依赖，还可以降低对环境的污染。
制备方法碳化法碳化法是制备木质素硬碳负极材料的常用方法之一。
该方法将木质素样品在高温下进行热解和碳化处理，使其转变为硬碳材料。
具体步骤如下：1.将木质素样品切割成适当大小的块状。
2.将木质素样品放入高温炉中，在惰性气氛下加热至高温（通常在800-1000℃之间）。
3.经过一定时间的热解和碳化处理后，取出样品并冷却。
4.对得到的硬碳材料进行表面处理，以提高其电化学性能。
化学活化法化学活化法是另一种常用的制备木质素硬碳负极材料的方法。
该方法通过将木质素样品与活性气体（如二氧化碳、水蒸气等）进行反应，使其发生化学活化，并形成具有孔洞结构的硬碳材料。
具体步骤如下：1.将木质素样品与活性气体放入反应器中，并加热至适当温度。
2.在一定时间内进行反应，使木质素发生化学活化。
3.取出样品并进行洗涤和干燥处理，以去除反应产物和杂质。
4.对得到的硬碳材料进行表面处理，以提高其电化学性能。
应用领域锂离子电池木质素硬碳负极材料在锂离子电池中有着广泛的应用前景。
由于其高比容量和良好的循环稳定性，可以显著提高电池的能量密度和使用寿命。
生物炭持久性自由基形成机制及环境应用研究进展
化工进展CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS2020年第39卷第4期开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：生物炭持久性自由基形成机制及环境应用研究进展唐正1，赵松2，钱雅洁1，薛罡1，贾汉忠2，高品1（1东华大学环境科学与工程学院，上海201620；2西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌712100）摘要：持久性自由基（PFRs ）因其持续反应活性和潜在毒性而日益受到广泛关注。
生物炭在高温热解和水热碳化制备过程中会产生PFRs ，并可转化形成活性氧物质，从而促进环境污染物的氧化还原转化和降解，同时也产生潜在的环境健康风险。
本文综述了生物炭PFRs 的国内外研究进展，归纳了PFRs 在生物炭制备过程中的形成和转化机制，总结了生物炭PFRs 生成ROS 降解有机污染物、光诱导氧化降解有机污染物、重金属氧化还原转化等方面的环境应用研究现状，初步探讨了生物炭PFRs 的毒性效应，并对今后的研究发展方向提出了展望，以期为生物炭PFRs 的进一步环境应用提供方向和依据。
关键词：生物炭；持久性自由基；高温热解；水热碳化；活性氧物质中图分类号：X50文献标志码：A文章编号：1000-6613（2020）04-1521-07Formation mechanisms and environmental applications of persistent freeradicals in biochar:a reviewTANG Zheng 1，ZHAO Song 2，QIAN Yajie 1，XUE Gang 1，JIA Hanzhong 2，GAO Pin 1(1College of Environmental Science and Engineering,Donghua University,Shanghai 201620,China;2College of NaturalResources and Environment,Northwest A &F University,Yangling 712100,Shaanxi,China)Abstract:Persistent free radicals (PFRs)have attracted increasing attention due to their persistentreactivity and potential toxicity.PFRs can be produced from biochar preparation by high-temperature pyrolysis and hydrothermal carbonization,which can be transformed to form reactive oxygen species and promote the transformation and degradation of environmental pollutants,but it creates potential environmental health risks as well.This review summarized the recent research progress of PFRs in biochar,formation mechanisms of PFRs during biochar preparation.The application studies of organic pollutants degradation by reactive oxygen species(ROS),the light induced oxidation of organic pollutants,and oxidation-reduction of heavy metals mediated by PFRs in biochar were also reviewed.And thetoxicity of PFRs in biochar was preliminarily discussed.Finally,the future research directions with respect to PFRs in biochar were suggested.The aim of this work were to provide direction and evidence for the environmental applications of PFRs in biochar.Keywords:biochar;persistent free radicals;high-temperature pyrolysis;hydrothermal carbonization;reactive oxygen species综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2019-1284收稿日期：2019-08-09；修改稿日期：2019-10-22。
木质素热裂解制备多孔碳材料及在超级电容器中的应用
Z S T UZhejiang Sci-Tech University硕士专业学位论文Professional Master’s Thesis中文论文题目：木质素热裂解制备多孔碳材料及在超级电容器中的应用英文论文题目：Preparation of Porous Carbon Materials by ThermalPyrolysis of Lignin and Its Application inSupercapacitors专业学位类别：工程硕士专业学位领域：轻工技术与工程作者姓名：张子明指导教师：薛国新教授/郭大亮讲师递交日期：2017年12月19日木质素热裂解制备多孔碳材料及在超级电容器中的应用摘要木质素作为自然界中具有芳香性的高分子聚合物受到广泛关注。
本文以木质素为原料，通过直接热裂解和催化热裂解两种方法制备多孔碳材料，并对其热解特性用SEM，粒径，有机元素，热重，傅里叶红外五种方法进行分析。
其中，直接热裂解讨论了不同温度对热解特性的影响，催化热裂解讨论了不同碳碱比对热解特性的影响。
然后对不同热裂解方法得到的碳孔材料用于超级电容器电极材料，讨论其电化学性能。
结果表明，木质素热裂解过程都分为三个阶段：自由水脱除、挥发分析出和深度热裂解。
木质素的热裂解过程相对复杂，可以看作是化学键的不断的断裂和重组的过程，在较低的温度下木质素芳环上支链的官能团断裂，生成脂肪族物质，随着温度的升高，苯环也开始断裂，大分子的结构热裂解为小分子，在高温下自由基进一步重组。
木质素直接热解所得碳孔材料形貌成球状或半球状，表面存在大量孔隙，且表面粗糙，有起伏结构。
粒径分布均匀，且随温度的升高粒径变小。
催化热裂解所得碳孔材料形貌成球状或半球状，其形貌大部分都为半球状，且表面粗糙有起伏结构，表面存在大量孔结构。
但随着碳碱比的提高，起伏结构变得越来越不明显。
分布规律基本一致，平均粒径在66微米左右。
相比于直接热裂解氢氧化钠催化裂解有利于碳孔材料粒径变小，且粒径大小与氢氧化钠的添加量无关。
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木质素高温热解过程中类石墨微晶生长与定向构筑形成
硬碳结构机理
木质素是木材中的主要成分之一，其主要由两种桥脱一个羟基嵌合产
生一系列半缩酚类化合物组成。
木质素的热解过程可以分为两个阶段：第
一阶段是木质素的分解和挥发，第二阶段是残留物的重排和形成硬碳结构。
在木质素的高温热解过程中，类石墨微晶的生长与定向构筑形成硬碳
结构机理主要有以下几个方面：
1.碳链延伸：在木质素的高温热解过程中，由于温度升高和分解等反
应的影响，部分碳链会发生延伸，使得热解产物中的碳原子数增加，从而
形成类石墨微晶的结构。
2.碳化作用：在高温下，木质素中的碳元素与氧、氢等原子发生反应
生成C-C键，使碳原子得到聚集。
同时，由于热解过程中气体相合物挥发
失去，碳原子逐渐富集，从而促使碳化作用的进行，最终形成硬碳结构。
3.无水氧化作用：在木质素的高温热解过程中，由于水分的挥发以及
木质素本身结构变化等因素的影响，部分木质素分子中含氧官能团和其他
官能团的化学键发生断裂，使有机物的分子呈现高碳低氧的趋势。
4.热解残渣重组：在木质素高温热解过程中，部分分解产物会在表面
上重新聚集，形成薄膜状结构。
这种重组过程可以通过表面扩散、薄膜扩
展和交联等方式进行。
这些重组过程有助于类石墨微晶的生长和定向构筑，最终形成硬碳结构。
总的来说，木质素高温热解过程中类石墨微晶生长与定向构筑形成硬
碳结构的机理是复杂的，涉及到碳链延伸、碳化作用、无水氧化作用和热
解残渣重组等多种因素。
通过研究这些机理，可以帮助我们更好地理解木质素的热解过程，进一步优化木质素的利用和转化。