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在过去的几十年里,随着经济的快速发展、能源需求的不断增加以及随之而来的环境污染,生物质能源的开发利用已经引起世界各国的高度重视。生物质能源具有成本低、可再生、可生物降解、丰富、轻便和环境友好型等优点。目前,关于生物质热分解特性的探索逐渐兴起,但有关树皮及烟梗废弃物木质纳米材料的特性(如热分解)的研究还非常有限,且国内在这方面的研究更是少之又少。在我国,每年都会有大量的树皮残渣和烟梗废弃物被林产品加工厂和卷烟厂丢弃或直接燃烧,这不但造成了生物质能源的极大浪费,更严重地污染了环境。所以,对生物质的热分析动力学进行研究,对我国生物质能源的开发利用有相当重要的意义。热分析动力学(Thermal Analysis Kinetics)法是借助热分析技术对物质的物理性质和化学变化的速率和机理进行研究的方法。时至今日,热分析动力学已有约70年的发展历史,它已从最初的均相体系发展到非均相体系,特别是近几年,它在固相体系研究中有了很大的发展。本论文对松树皮、原烟梗(对照)和蒸汽爆破处理后的烟梗三种固相体系进行了研究。论文采用多重扫描速率法、“无模型”等转化率法(如Friedman法和Kissinger法等微分法,Coats-Redfern法和Flynn-Wall-Ozawa法等积分法)和模型拟合法来研究三种木质纳米材料的热分析动力学特性。本论文采用机械法超细研磨和均质化处理从松树皮和烟梗生物质中提取木质纤维素纳米材料(LCNMs),并对松树皮LCNMs(BLCNMs)、原烟梗LCNMs(T1LCNMs)和蒸汽爆破处理后的烟梗LCNMs(T2LCNMs)这三种固相体系进行研究。本论文选用透射电子显微镜(TEM)、场扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射法(XRD)研究三种样品的形态、化学结构。研究得出,BLCNMs、T1LCNMs和T2LCNMs均展现为木质纳米纤维(LCNFs)和游离的木质素纳米微粒(LNPs)的混合体状态。计算得出LCNFs和游离的LNPs的直径分别为:BLCNMs为12±6 nm和13±4 nm、T1LCNMs为4±1nm和8±4 nm、T2LCNMs为5±1 nm和21±8 nm。在利用热重分析法(TGA)研究样品的热分解行为时发现,BLCNMs包含两个分解阶段,而T1LCNMs和T2LCNMs的分解过程分为三个阶段,整个反应过程均为纤维素、半纤维素和木质素热分解反应的叠加。与BLCNMs相比,T1LCNMs有相对较低的热分解起始温度、更高的热分解程度、更低的分解温度区间和更低的残余物质量百分比。而T2LCNMs的热分解程度和分解温度区间均大于T1LCNMs,但T1LCNMs的残余物质量百分比却大于T2LCNMs的。本论文还对不同加热速率对三种LCNMs热分解过程的影响进行了研究,同时通过Friedman法、改良的Coats-Redfern法和Flynn-Wall-Ozawa法计算得出三种LCNMs的活化能Ea范围分别为:BLCNMs为229.3-239.0kJ/mol、T1LCNMs为229.2-233.0 kJ/mol、T2LCNMs为297.3-317.4 kJ/mol。结果表明,BLCNMs与T1LCNMs有着相近的活化能值Ea,而T2LCNMs的活化能值Ea均显著高于其它两者。而最终Kissinger法得到的三种样品的活化能Ea均低于由Friedman法、Coats-Redfern法和Flynn-Wall-Ozawa法计算所得的活化能。