生物基水热炭材料的结构设计及其形成机理研究

发布时间：2021-06-03 19:15

　　生物质水热碳化法是以水为溶剂,在一定温度和压力条件下将生物质转化为炭材料的有效途径。该方法由于具有原料来源广、操作方便等优点而备受关注。但是由于反应温度相对较高（通常高于160℃）,生物质碳前驱体和模板剂之间相互作用力弱,要在纳米尺度上对生物炭材料的结构和形貌进行精准调控十分困难。目前报道的生物炭多为大小不均、无规则的炭球。因此,要实现生物质水热炭材料的结构多元化仍存在较大的挑战。本论文首先开发了“双模板法”,巧妙地利用温差调控模板剂的亲疏水性,从而控制模板剂在纳米乳液体系中的迁移,构筑“溶胀效应”导向各向异性水热炭瓶材料的合成。该方法以廉价易得的生物质核糖为碳源,阴离子型表面活性剂油酸钠（SO）和非离子型表面活性剂P123为双模板剂,在160 ℃条件下水热反应一定时间后制备得到炭瓶材料。论文设计了系列对比实验,通过对相关产品的表征分析,深入研究了炭瓶形成过程并提出了合理的反应机理:炭瓶的形成包含纳米乳液的形成、开口的形成和瓶颈的形成三个主要过程。反应初期由于糖类物质的分解产生小分子有机酸提高了水热溶液的酸性,导致油酸钠向油酸转化,难溶于水的油酸因而在水相中形成了纳米乳液;随着水热温度... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１有效循环使用生物质资源的循环经济体系

?Ｆｏｒｅｓｔｓ?ｃａｎ?ｂｅ?ｈａｒｖｅｓｔｅｄ??ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｙ?ｔｏ?ｐｒｏｄｕｃｅ?ｂｉｏｍａｓｓ??图１．１有效循环使用生物质资源的循环经济体系。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｃｉｒｃｕｌａｒ?ｅｃｏｎｏｍｙ?ｔｏ?ｒｅｕｓｅ?ｂｉｏｍａｓｓ?ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ?ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ．??生物质的转化技术主要包含两大类：生物质的生物化学降解和热化学转化??（图?１．２）?［１３］。??（１）

?Ｒｅａｃｔｓ?Ｃ〇２－Ｓ６ｐａｒ９ｔｉｏｎ??图１．３生物质水热汽化设备Ｐ２］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｔｈｅ?ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ?ｂｉｏｍａｓｓ?ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｐｌａｎｔ．??１?ＰＲＥＳＷＩＺＳＤ?ｖ＊Ｒ７ＩＣＡ，?ｉＪＬ?ＪＬ??；?Ｊ??■?＇ｄ?ＳＴ＾ＴＡ＾Ｃ??Ｓ?Ｒ￡ＡＣＴＯ？Ｗｍ＜??????ｅｔｅｃＴｉ＾ｃ?＊？ａｔ??ｊｆｃ—Ｉ?由二。??§?＾?０?ｙ?ｉ?＾?ｎ．??＿＿＿Ｊ?＿＿＿?ｊ??Ｕ－?ＢＬＯＷ?ＤＯＷＮ?ＰＯＴ?ＩＨＩ＊??Ａ??４ＡＣＫＣＴ１Ｄ?￥＊??ｐｎｓｍＡｊｍ?＾??１—＇ＩＩＤ?ｔ???ｉ?，．ｉ?Ｍ?，ｒｒｉ?ｎｉ，ｒ?ｉ?????ＯＵＡＬＩＳＣＯ?＾Ｈｍ＾ｍｓ＾ｓｍａｒ＾?（＾Ｕ§Ｚ??ｓｒｍ〇Ｅ?ｆ?ＸＩ??＊ｗ？ｓ?｜＾－??°７￣］—．－－－ｒ．ｒｒ．?．「．—．．．ｉ?—｜?ｇ?§Ｂ?ＯＩＬ?ＪＡＣＫＥＴＥＤ??ｘ?Ｊ?ＳＡＭＰｔ￡?１?ｗｔｗ?ＢＡＣＫ?｜?；?ｇ?ｇ；?？Ｌｌ〇ＵＩ〇?ＣＯｔｔＥＣＴＯｆｔＳ??Ｈ?ＰＲＥＳＳＯＲｇ?Ｍｓ－ｉ？?ＳｗＳ??＾－５ｐ—Ｈ?Ｈ??图１．４西北太平洋国家实验室水热液化反应器ＰＩ。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｐａｃｉｆｉｃ?Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ?Ｎａｔｉｏｎａｌ?Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ?ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ?ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ?ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ?ｒｅａｃｔｏｒ??ｓｙｓｔｅｍ．??４??


本文编号：3211092