3种炭供热体材料的燃烧特性及反应动力学分析
炭材料热分析技术概述
的带有碳化硅的涂层的抗氧化性，并确定了最高抗 氧化温度。 @: 9<ABCDE=F 1 ;3BGH<- 等 * I + 利用非等温热 重分析法分析了低温和高温 ) % ) 复合材料的抗氧 化性与其组成成分的关系。 J=> 1 )K=>D @: J=3 等 *L+ 利用 !"6 技术分析了带有 23) 1 7 23 % MB234 8 1 MBN 234 涂层的 ) % ) 复合材料的高温抗氧化性 O 结果表 明多层涂层显著改善了 ) % ) 复合材料的抗热消融 及抗循环氧化性。 5: P: $=QR< 等 * S + 利用热分析技术 分析了含有高浓度的取代硼的石墨材料的抗氧化 性 O 结果表明，这种新的化合物在 ?IT , . ’IT U 温 度范围内比 ! 1 T’’ 炭纤维有更好的抗氧化性。 #$ " 用于反应机理的研究 热分析作为一种表征化合物 7 配合物 8 的重要 手段获得了非常广泛的应用。在化合物热分解研究 中，研究者大多是利用现代热分析仪器测试样品的 热分解机理，计算出分解过程的热力学数据及动力 学参数等。PV<Q=-- 纤维是一种新型的环境友好纤维 素纤维 * .’ + ， 具有优异的结构性能特点， 有可能成为一 种新型炭纤维用原丝材料 * .. + ， 张慧慧等 * .4 + 对 PV<Q=-纤维作为炭纤维原丝作了初步的研究。吴琪琳 * .T + 利 用 !" 1 52) 1 ;2 联用技术，分析催化前后的 PVN <Q=-- 在低温阶段 7 (?’’ ( 8 的热解行为及裂解产物 #4 W、)4 #/ W# 和 )W4 随温度的变化规律，由此推测 PV<Q=-- 的低温热分解机理。图 4 为带有和不带有催 化剂的 PV<Q=-- 纤维的 !"、 5!"、 52) 图谱。 由图 4 可知，加入催化剂后明显的变化表现在 失重温度的提前和失重总量的减少 7 T’’ ( 前 8 ，说 催 明使用催化剂后提高了得率。由 52) 曲线可知， 化剂的作用可能降低了反应 7 失重 8 放热； 也可能其 催化过程中存在吸热反应，抵消了部分放热能量， 导致放热峰明显变小， 甚至还出现吸热现象。 另外， 杨雪梅 * .& + 利用热分析技术对炭纤维预氧 化过程的反应机理、炭纤维 % 橡胶复合材料的耐热 性进行了研究，得出，预氧化可以使纤维炭化收率 提高。于记良等 * ./ + 利用热重 % 差热 7 !" % 5!6 8 分析 仪对聚丙烯腈 7 X6Y 8 纳米纤维在空气和氮气两种氛 围内的炭化工艺升温过程中的物理化学反应过程 进行了分析， 发现在 4S’ ( 附近 X6Y 纤维发生强烈 的氧化反应，温度达到 ST’ ( 时，原纤维几乎完全 转化为炭纤维。23-Z=BG 2QGQQ3G 等 * .? + 利用 !" % 5!" % 5!6 法研究了使用 [4 1 异丙醇提纯单壁碳纳米管 过程， 结果表明， 通过在 /IT U 时的空气热处理就可 以 将 无 定 形 碳 从 单 壁 碳 纳 米 管 中 分 离 出 来 。 U: )KB3HHG\3H 等 * .I + 利用热分析技术研究了聚丙烯 % 炭黑 纳米复合材料的特性和热降解机理，结果表明，储 能模量被改善了，而玻璃化转变温度略微增加；而
炭／炭复合材料用糠酮树脂先驱体的固化特性及动力学分析
摘要 ： 用品氏粘度计表征 了室温下磷 酸／ 采 糠酮树脂 固化体 系的粘度 变化 ， 用热重 （ Ｇ 一 采 Ｔ Ａ）差热 （ Ｄ Ａ） Ｓ Ｔ 同步 分析仪
测试 了其 固化过程 ， 以研 究 固化剂含量和升 温速 率对其 固化反应的影响 。同时， 采用一定 工艺制备 固化后 的试样并进 行验 证 。结果发现 ， 即使在 室温条件下 ， 固化反 应也在缓慢进行 ； 固化 剂含 量为 ６ ６ ％ 的 固化体 系固化后 质量 损失较 小 ， ．７ 表观 比较致密 ； 热速率为 ２Ｋ ｍ ｎ时 ， 加 ／ ｉ 有利 于 固化反 应的进行。在此基 础上 ， 用 Ｍａ ｋ最大概 然机理 函数法 求取 固化 反应 采 ｌ ｅ 动力学参数 ， 建立 了描 述该体 系固化反应 的动力学模型。
ｃ ｍｅ ｅ ． ｈ ｕ ｎ ｒ ｃ ｓ ｓｔ ｓ ｄ ｂ ＥＡ Ｓ Ｔ ａ ａｙ ｅ ｔ ｄ ｅｅｆ ｃｓｏ ｕ ｎ ｇ ｎ ｏ ｔｎ ｎ ｅ ｔ ｇ ｒ ｔ ｎ ｃ ｒ ｇ ｏ ｔｒ Ｔ ｅｃ ｒ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｉ ｗａ ｅ ｔ ｙＴ ／ Ｄ Ａ ｎ ｌｚ ｒ ｏ ｓ ｙ ｔ ｆ ｔ ｆ ｒ ｇ ａ ｅ ｔ ｎ ｅ ｔ ｄ ｈ ａｉ ａｅ ｏ ｕ ｎ ｅ ｔ ｕ ｈ ｅ ｃｉ ｃ ａ ｎ ｉ
通 讯 作 者 ： 领 军 ， 授 ， ｍａｌｇｏｉｇ ｎ ｎ ｐ ．ｄ ．ｎ 郭 教 Ｅ－ ｉ：ｕｌ ｊ ＠ ｗ ｕ ｅｕ ｃ ｎｕ
一
１ ２３ —
２１ ０ ２年 ２月
固体火箭技术
第３ ５卷
采 用 Ｍａ ｋ最 大 概 然 机 理 函数 方 法 ， 热 力 学 数据 进 ｌ ｅ 对
行 了分 析 ， 定描 述 该 固化体 系 固化 反 应 的 动 力学 方 确 程参 数 ， 为糠 酮树脂 制备 炭／ 炭复合 材 工艺 方 面提 供 了
活性炭自燃点热分析探索
图１丸红活性炭ＴＧｆＤＴＧ曲线 ３．２不同活性炭样品ＴＧ／ＤＴＧ曲线 由上述方法从图２不同活性炭样品的ＴＧ／ＤＴＧ曲线中町得到各样品的着火点温度，如表
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十目化擘会茅＝５仝目热舟析动力学与热自力学学术台议
ａ－１５＃上层活性炭ｂ．１５＃中层话性炭Ｃ－ｌ ５＃下层活性炭 ｄ－１７＃上层活性炭ｃ＿１７＃中层活性炭ｆ－１７＃Ｆ层活性炭） 图２各种不同话性炭样品ＴＧ／ＤＴＧ曲线 表１各活性炭样品着火点温度
中国化学会第三届全国热分析动力学与热动力学学术会议
１５＃上层 活性炭
１５＃中层 活性炭
１５＃下层活性炭源自１７＃上层 活性炭１７＃中层 活性炭
１７＃下层 活性炭
活性炭的自燃实质上是自身氧化加速的过程。氧化速度快导致热量来不及向外扩撒而引发自 燃。从ＴＧ／ＤＴＧ曲线可以看出１５＃床和１７＃床从上层到下层，活性炭的着火点温度分别依次降低。 将所得的活化能数据与之比较可看出，上层的活性炭着火点温度较高，自燃难度大，相对应的活化 能最高：下层活性炭着火点最低，比较容易自燃，活化能也是最小的。 通过新活性炭与１５＃床和１７＃床的活性炭比较，发现新活性炭的着火点温度最高。这是因为活 性炭中碱金属含量高低是影响活性炭着火点温度高低的一个重要因素。虽然目前没有文献报道，但 日本环境化学岩岛先生认为，活性炭上的碱金属可以催化某些有机化学反应，此时的活性炭则成为 催化剂，催化反应过程为放热反应导致活性炭着火点降低。这与实验结果相一致。 从表３可以看出１５＃床和１７＃床的下层碱金属含量最高，上层最低。对应活性炭的着火点温度 则是下层最低，上层最高。 四、结论 （１）活性炭的着火点温度越高，其自燃困难，活化能越大。反之，着火点温度越低，自燃容 易，活化能越小。 （２）碱金属含量过高是导致活性碳着火点降低的主要因素之一。 参考文献（略）
不同炭化参数棉秆炭的燃烧特性及其综合评价
不同炭化参数棉秆炭的燃烧特性及其综合评价随着能源危机的日益严重，人们对可再生能源的需求越来越高，而棉秆作为一种常见的农业废弃物，其炭化后可用于能源开发，成为一种可再生的资源。
目前，研究人员已经对不同炭化参数（如炭化温度、时间、炭化剂种类等）对棉秆炭的燃烧特性进行了一定的研究。
在本文中，我们将对这些研究进行概述，并对不同炭化参数棉秆炭的燃烧特性及其综合评价展开讨论。
首先，我们需要澄清一下什么是炭化。
炭化是指将有机物加热至一定温度下，在缺氧或微氧状态下进行分解和重组，生成一种含碳高达 60% ~ 80% 的物质。
炭化过程是棉秆转化为炭的过程，通常包括两个主要阶段：干馏和热解。
干馏是指在低温下（300℃~400℃）棉秆中的水分和挥发性物质逸出，热解是指在高温下（500℃~900℃）棉秆中的高分子量部分断裂，生成新的有机分子。
接下来，我们将具体探讨不同炭化参数对棉秆炭的燃烧特性的影响及其综合评价。
1、炭化温度对棉秆炭的燃烧特性的影响炭化温度是影响棉秆炭燃烧特性的重要参数之一。
当炭化温度分别为300℃、500℃、700℃、900℃时，棉秆炭的低位发热量分别为20.5 MJ/kg、24.5MJ/kg、29.6MJ/kg、30.4MJ/kg。
由此可见，随着炭化温度的升高，棉秆炭的低位发热量也逐渐增加。
炭化温度越高，不完全炭化物的含量越少，炭素结晶度和比表面积都越高，导致炭的燃烧空气侵入速度略微降低，因此，炭化温度对棉秆炭燃烧的可燃性有一定的影响。
2、炭化时间对棉秆炭的燃烧特性的影响炭化时间是炭化过程中的重要参数，炭化时间缩短有利于提高炭化效率，但过短的时间则可能导致不完全炭化，影响棉秆炭的燃烧特性。
实验表明，炭化时间对难燃和可燃物质的比例有显著影响。
当炭化时间分别为 60min 和 120min 时，棉秆炭的残渣质量分别为 60.04% 和 35.65%，这表明炭化时间的延长，有助于提高棉秆炭的难燃性。
3、炭化剂种类对棉秆炭的燃烧特性的影响炭化剂种类是炭化过程中的重要参数之一。
煤炭化学性质与燃烧特性研究
煤炭化学性质与燃烧特性研究煤炭作为一种重要的能源资源，一直以来都受到广泛关注。
煤炭的化学性质与燃烧特性是研究煤炭利用的重要内容之一。
本文将从煤炭的组成及化学性质、煤炭的燃烧特性以及煤炭的应用等方面展开探讨。
一、煤炭的组成及化学性质煤炭主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，其中碳是其主要成分。
煤炭的化学性质与其组成密切相关，不同种类的煤炭其化学性质也有所不同。
例如，烟煤含有较高的碳和较低的挥发分，燃烧时产生的热量较高；而褐煤含有较高的水分和较低的固定碳，燃烧时产生的热量较低。
煤炭的化学性质还与其结构密切相关。
煤炭中的有机质主要以腐植质的形式存在，其化学结构复杂多样。
煤炭中的有机质可以分为干馏质、焦油质和无烟煤质等。
干馏质是煤炭中的挥发分，其主要成分是氢、氧、氮和硫。
焦油质是煤炭中的固定碳，其主要成分是碳。
无烟煤质是煤炭中的灰分，其主要成分是无机物。
二、煤炭的燃烧特性煤炭的燃烧特性是指煤炭在燃烧过程中的物理和化学变化。
煤炭的燃烧可以分为三个阶段：干燥阶段、热解阶段和燃烧阶段。
在干燥阶段，煤炭中的水分被蒸发出来。
这个阶段的燃烧速度较快，但产生的热量较低。
在热解阶段，煤炭中的挥发分开始分解，产生大量的烟气和焦油。
这个阶段的燃烧速度较快，产生的热量较高。
在燃烧阶段，煤炭中的固定碳开始燃烧，产生大量的热量和灰渣。
这个阶段的燃烧速度较慢，但产生的热量较高。
煤炭的燃烧特性还与其灰分和硫分的含量有关。
煤炭中的灰分主要由无机物组成，其燃烧时会产生灰渣。
煤炭中的硫分主要以硫酸盐的形式存在，其燃烧时会产生二氧化硫等有害气体。
因此，降低煤炭中的灰分和硫分含量对环境保护具有重要意义。
三、煤炭的应用煤炭作为一种重要的能源资源，广泛应用于工业、农业、交通等领域。
在工业领域，煤炭主要用于发电、钢铁冶炼、化工等行业。
在农业领域，煤炭主要用于农田灌溉、农作物干燥等用途。
在交通领域，煤炭主要用于火车、船舶等交通工具的燃料。
然而，由于煤炭的燃烧会产生大量的二氧化碳等温室气体，对环境造成严重污染。
生物质炭燃烧特性与动力学分析
化温度对生物质炭燃烧特性的影响, 利用气固反应 机理函数,并通过线性拟合对推导出的几种机理函 数进行比较,选取拟合度最好的反应动力学机理函 数来描述生物质炭的燃烧过程, 并得到其燃烧反应 动力学参数。
综合反应速率方程推导了生物质炭的燃烧过程反应
1摇 实验部分
1 . 1摇 实验原料
析和元素分析见表 1,其矿物质组分见表 2。 所有原 料均在 105 益 下干燥 6 h 后用破碎机破碎, 使之能 通过 16 目筛子( 小于 1 Hale Waihona Puke m ) 筛选, 以用于后续炭化 实验。
本实验使用自制的干馏炭化装置, 主要由温控
至960 益 。
200 mL / min) ,在保证出气无氧的情况下开始炭化
行生物质炭粉的氧化反应活性实验。 取干燥箱中备 好的生物质炭粉样品(10依0 . 1) mg 均匀地放入热重 分 析 仪 的 陶 瓷 坩 埚 中, 然 后 在 干 燥 的 空 气 (60 mL / min) 下以 10 益 / min 的升温速率由室温升
生物质炭的着火温度是采用tg鄄dtg联合定义法确定的即过dtg曲线峰值点做垂线与tg曲线交于一点过该交点做tg曲线的切线与开始燃烧失重的平行线交于另一点切线与平行线的交点所对应的温度即为着火温度当dtg为多峰时取第一峰值燃尽温度统一选取转化率为99时所对应的温度s的值可按式1计算1920mean分别为最大燃烧速率和平均燃烧速率可知在相同的制炭温度下棉杆炭的着火温度和燃尽温度均小于木屑炭且相同制焦温度下棉秆炭的燃烧特性均高于木屑炭
生物质利用技术有很多种, 主要可分为固化成
资源总 量 达 8 . 16 伊 10 8 t, 林 业 剩 余 物 资 源 总 量 达 地加以利用,其余的则被直接燃烧或废弃,既造成资 源的浪费,又会对环境造成污染。 随着石油危机的 出现和环境污染的日益严重, 可再生的生物质资源 越来越被重视,全球范围兴起了生物质利用技术开
炭材料的制备及性能研究
炭材料的制备及性能研究炭材料是一类具有特殊性质的材料，由于其在高温高压环境下具有优异的性能，因此被广泛用于高科技领域中，如航空航天、电子、化工等领域。
炭材料的制备方法多种多样，其中热解法、碳化法和石墨化法是常用的制备方法。
在炭材料的制备过程中，原材料、反应条件和加工工艺是决定炭材料性能的关键因素之一。
热解法是将有机物在高温下加热，使之热解分解为炭和气体的制备方法。
这种方法制备出的炭材料具有良好的化学稳定性、高热稳定性和优良的导电性能，因此广泛应用于电子、化工等领域。
然而，这种方法对反应条件要求较高，需要较高的温度和较长的时间，并且难以控制孔隙结构和形态，因此热解法制备的炭材料的孔隙结构和形态难以控制，限制了其应用范围。
碳化法是将有机物在高温下加热，与金属或其他化合物反应，形成碳化物的制备方法。
这种方法制备出的炭材料具有良好的导热性能、机械性能和化学稳定性，因此广泛应用于高温热处理、陶瓷制备等领域。
然而，这种方法的反应条件较为严格，需要较高的温度和较长的时间，并且需要较高的反应压力，难以控制制备出的炭材料的孔隙结构，导致制备出的炭材料孔隙率较低。
石墨化法是将有机物在高温下加热，石墨化后制备炭材料的方法。
这种方法的制备过程相对简单，制备出的炭材料具有良好的机械性能、导电性能和化学稳定性，因此适用于制备电极材料、复合材料等领域。
然而，这种方法的孔隙结构不易控制，并且对原材料的要求较高，限制了其应用范围。
炭材料的性能研究主要包括热稳定性、电化学性能、热导率、力学性能等方面。
炭材料的热稳定性是指在高温环境下其结构和性能不发生变化的能力。
炭材料的电化学性能指其在电化学反应中的表现，如电容、导电性等。
炭材料的热导率是指其导热性能，与其结构和孔隙率有关。
炭材料的力学性能指其在机械载荷下的表现，如强度、抗拉强度等。
在炭材料的制备和性能研究中，原材料和反应条件是影响炭材料性能的重要因素之一。
如何选择合适的原材料和反应条件，是炭材料制备和性能研究的关键。
碳碳发热体
碳碳发热体
碳碳发热体（Carbon-Carbon Heating Element）是一种以碳材料为主要成分的发热元件，它利用碳材料优良的导电性能和较高的热稳定性能来实现高效、快速的热量传递和转换。
碳纤维发热体和碳晶发热体都是碳碳发热体的两种不同类型。
1、碳纤维发热体：
1.主要由碳纤维材料制成，碳纤维拥有高的热导率和良好的
热稳定性，能够在短时间内快速升温并保持恒定温度，同
时电热转换效率高，可达99.67%以上，节能环保，使用
寿命长，抗老化性能优越，且在发热过程中几乎无有害物
质排放，对环境友好。
2、碳晶发热体：
1.经过改性处理的碳晶体材料内部的电子在电场作用下进
行能量转换，当电子从价带跃迁到激发带并返回价带时，
释放出大量热量，主要以远红外线形式向外辐射。
碳晶发
热体具有加热速度快、热效率高、安全性好、使用寿命长
等特点，而且在供暖或热疗等领域应用时，发出的远红外
线被认为对人体健康有一定的益处。
这两种碳碳发热体都被广泛应用于电暖器、电热毯、电热地板、工业烘干设备、医疗保健器械以及航空航天等高科技领域，因其出色的性能而备受青睐。
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3种炭供热体材料的燃烧特性及反应动力学分析赵敏;蔡佳校;张柯;郑赛晶;陆闻杰;李斌【摘要】为了考察加热非燃烧型烟草制品用潜在炭供热体材料的燃烧特性，分别以淀粉基水热炭、竹炭和松木炭为研究对象，利用扫描电镜、元素分析、X射线衍射和热重分析等方法研究了3种炭供热体材料的微观形貌、元素组成、碳微晶结构以及空气气氛下燃烧特性和动力学参数等。
结果表明：①3种炭材料中淀粉水热炭石墨化程度最小，竹炭次之，木炭最高；随着石墨化程度的增大，炭材料的热失重温度区间向高温偏移。
②淀粉水热炭着火点温度（270℃）和燃尽温度（535℃）较低，可以作为供热体引燃用炭材料；松木炭着火点温度和燃尽温度最高，竹炭次之，两者持续燃烧性较好。
③淀粉水热炭在200℃～350℃温度范围内有明显的质量损失，该段燃烧动力学属于1.5级化学反应控制；在温度高于350℃以后，3种炭材料的燃烧过程符合三维扩散控制模型。
%In order to find potential heating sources for heat-not-burn tobacco products, starch-based hydrothermal carbon (HTC-S), bamboo charcoal and pine wood charcoal were experimented. Their surface microstructures, chemical compositions,micro-crystallite structure, combustion characteristics and kinetic parameters at the presence of air were studied with scanning electron microscopy, elemental analysis, X-ray diffraction spectroscopy and thermogravimetric analysis separately. The results indicated that: 1) HTC-S had the lowest graphitization degree, wood charcoal had the highest. With the increase of graphitization degree, the thermal mass loss of charcoal shifted towards a higher temperature region. 2) The ignition point (270 ℃) and burnout point (535 ℃) of HTC-S were relatively lower, which enabled itto be used as an ignition fuel in a heating unit. With higher ignition and burnout temperatures, pine wood charcoal and bamboo charcoal showed better burning retention. 3) For HTC-S, significant mass loss happened in the region of 200 ℃-350 ℃, where the combustion reaction kinetic was dominated by chemical reaction order of 1.5. However, above 350 ℃, the combustion processes were in compliance with the 3-D diffusion model.【期刊名称】《烟草科技》【年(卷),期】2016(049)008【总页数】7页(P76-82)【关键词】加热非燃烧型烟草制品;生物质炭;热分析;燃烧特性;动力学【作者】赵敏;蔡佳校;张柯;郑赛晶;陆闻杰;李斌【作者单位】中国烟草总公司郑州烟草研究院，郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001;中国烟草总公司郑州烟草研究院，郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001;中国烟草总公司郑州烟草研究院，郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001;上海新型烟草制品研究院，上海市大连路789号 200082;上海新型烟草制品研究院，上海市大连路789号 200082;中国烟草总公司郑州烟草研究院，郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001【正文语种】中文【中图分类】TS412作为新型烟草制品，加热非燃烧型烟草制品的研究是当前国际烟草领域的热点［1］。
加热非燃烧型烟草制品因其加热烟丝而非燃烧的特点，能够在满足消费者对烟草感官需求的同时，降低有害成分释放量。
雷诺公司开发的炭加热型卷烟“Eclipse”和“Revo”是燃料加热型卷烟的典型代表。
科研人员对这两种卷烟主流烟气中的粒相物、气相物及毒理学进行分析，发现低温加热烟丝结构设计有利于卷烟主流烟气化学成分释放量的降低［2-6］。
卷烟炭棒的供热特性及燃烧过程稳定性直接决定加热非燃烧状态下烟叶原料化学成分的释放，但是目前国内对卷烟炭供热体材料研究较少，进而影响了加热非燃烧型烟草制品的研发进程。
作为传统供热材料，生物质热解炭燃烧特性的研究较多，它具有原料来源广泛、工艺成熟度高等特点。
其中，松木炭和竹炭的燃烧性能较好，是生物质炭中较佳的基炭材料［7］。
同时，水热炭材料具有炭化过程条件温和、原料无需干燥、应用潜力大等优点［8］。
近年来对水热炭的研究主要集中于催化、CO2吸附、纳米材料等方面［9-10］，也有研究表明水热炭的化学结构中含有丰富的含氧官能团［11］，利于其燃烧过程的发生，但是其燃烧特性方面的研究报道相对较少。
因此，选取淀粉水热炭、竹炭和松木炭作为研究对象，采用扫描电镜、X射线衍射仪、热重分析仪等手段，对比分析3种炭供热体材料的燃烧行为，建立不同炭材料微观结构与其燃烧特性之间的内在联系，讨论其作为加热非燃烧型烟草制品用炭供热体的特点，并对其燃烧反应动力学进行分析，旨在为新型烟草制品热源材料的研发提供基础性数据支持。
1.1 材料、设备与仪器松木炭（以下简称木炭）和竹炭（大兴安岭林产工业木炭公司）；淀粉水热炭（实验室自制）；淀粉（上海阿拉丁生化科技股份有限公司）。
JSM-6010LA扫描电子显微镜（日本JOEL公司）；Vario Macro Cube元素分析仪（德国Elementar公司）；XD-3型X射线粉末衍射仪（北京普析通用仪器有限责任公司）；Discovery TGA热重分析仪（美国Waters公司）；DSC214差示扫描量热仪（德国Netzsch公司）；均相反应器和压力反应釜（北京岩征生物科技有限公司）。
1.2 方法1.2.1 淀粉水热炭的制备以淀粉为水热炭源，将9 g淀粉溶于100 mL去离子水中，所得溶液置于150 mL Teflon内衬中，再放入高压不锈钢反应釜中密封保存。
将反应釜置于程序控温均相反应器中，在180℃下反应12 h后，自然冷却至室温。
对制得的固液混合物进行抽滤，用去离子水和乙醇分别洗涤5次，在真空干燥箱中于80℃干燥12 h，即得到淀粉水热炭实验样品。
1.2.2 3种炭材料的检测与表征利用扫描电子显微镜对样品微观结构进行表征。
样品表面需镀导电膜。
电镜工作距离设置为10 mm，工作电压为1.5 kV。
利用元素分析仪对3种炭材料进行元素分析，采用CHNS模式和O模式分别检测C、H、O的元素含量。
利用X射线粉末衍射仪对样品微晶结构进行表征，以Cu Kα为单色光辐射，Ni滤波，管电压36 kV，管电流20 mA，在2θ为21°～30°范围内测（002）层面的衍射。
利用热重分析仪和差示扫描量热分析仪对3种炭材料的燃烧特性进行表征。
热重分析仪记录样品质量随温度变化情况，即该样品的热失重曲线（TG）；对TG曲线进行一阶微分获得热失重速率随温度的变化情况，即DTG曲线；采用外推法［12］对TG和DTG曲线作图得出3种炭材料的着火点温度，燃烧过程中DTG 曲线上热失重速率为0时对应的温度即为燃尽温度。
差示扫描量热分析仪记录样品热失重过程中热量变化情况，即DSC曲线。
实验过程中，两个仪器检测条件及方法完全相同，即在模拟常压空气气氛中，吹扫气为混合空气、热天平保护气为高纯氮气，流量均为15 mL/min，升温速率为5、10、15、20℃/min，初始温度为40℃，终止温度为800℃。
2.1 微观形貌和微晶结构由3种炭材料的扫描电镜图（图1）可以看出，淀粉水热炭由粒径约为4～7 μm的炭微球构成，且球形度较好。
竹炭和木炭均呈现块状，有明显的纤维结构，其中木炭表面含有较多孔隙结构，竹炭整体结构相对致密。
表1为3种炭材料的元素分析数据。
由表1可以看出，淀粉水热炭中O和H元素含量明显高于竹炭和木炭，这与文献报道的淀粉水热炭表面有丰富的含氧官能团及烃基官能团相一致［13-14］。
但淀粉水热炭中C元素含量相对较低，这与淀粉水热炭炭化温度低于竹炭与木炭有关。
图2为3种炭材料的XRD谱，由图谱可知3种炭材料均出现了（002）石墨特征峰，从（002）峰强度可以看出，木炭的石墨化程度最高，竹炭次之，淀粉水热炭最低。
2.2 着火与燃尽特性3种炭材料的燃烧特性曲线见图3。
由图3可以看出，淀粉水热炭燃烧过程中出现两个明显的热失重和热释放过程。
淀粉水热炭在279℃开始出现明显的质量损失，随着温度继续升高，其燃烧速率显著加快，放热量显著增大。
当加热温度上升到338℃时，燃烧反应剧烈，DTG曲线上出现了第一个明显的热失重速率峰；温度升高至345℃左右，热失重速率逐渐平稳，随后在485℃时出现了第二个明显的热失重速率峰，峰值大于第一个热失重速率峰值。
DSC曲线呈现相同规律。
由图3b可知，淀粉水热炭着火点温度（279℃）明显低于竹炭（399℃）和木炭（451℃），燃尽温度（535℃）明显低于木炭（713℃）。
这可能是由于淀粉水热炭H和O元素含量较高，有利于燃烧反应的发生，而C元素含量和石墨化程度低，燃烧持续性不强。
木炭着火点温度和燃尽温度最高，其H和O元素含量最低，C元素含量最高。
同时，对DSC曲线进行积分计算炭材料燃烧过程放热量，结果表明，淀粉水热炭放热量最低，竹炭较高，木炭最高，这与3种炭材料C元素含量变化规律一致。
竹炭的着火点温度（399℃）和燃尽温度（547℃）明显低于木炭，这是由于竹炭中挥发分含量较多［15］，易于燃烧，同时较高木质素含量使竹子在热解炭化过程中不利于石墨化微晶结构的形成，因此竹炭燃尽温度较低。