生物质作为一种可再生资源,因其储量丰富、应用领域广泛等优点而备受关注。生物质热解转化成生物炭是其转化利用的重要方向之一。目前,研究人员对单一生物质进行热解条件、炭产率、孔结构等参数的大量研究,而对不同生物炭之间的差异性和共性规律缺乏深入认识。为此,本文筛选了四种生物质进行热解制备生物炭实验,从生物质的差异性、热解条件、自由基反应行为等方面对生物炭的形成过程进行解析,主要研究内容如下:（1）对比不同生物质在400-800℃下,炭产率、自由基浓度、表面官能团和孔结构均呈现相同的变化规律,发现K元素可促进自由基之间的缩聚反应,K元素含量越高,越有利于生物炭的形成。木质素具有较宽泛的热解区间,其含量越多产生的自由基越多。由于原料组成的不同,导致表面官能团和孔结构存在差异性,但呈现相同的变化规律。C1s光谱分析中,提升热解温度,会使C=C与C-C含量呈现先增加后减小的趋势,而醇酚醚中的C-O、羰基、奎宁、羧基和脂基含量则呈现相反的趋势。O1s光谱峰分析中,提升热解温度,则会使醌基含量呈现上升趋势,而羟基、酯与酸酐中C=O和C-O含量均呈下降趋势。生物炭的比表面积随温度的升高呈现先增长后逐渐趋于稳定。与此同时,含氧官能团的分解释放使得生物炭内部形成复杂的孔隙结构和巨大的比表面积。因此生物质的表面含氧结构越丰富,越有利于生物炭的孔隙发育。（2）研究了500℃下,N2流量、停留时间和升温速率对生物炭形成的影响。结果表明,N2流量对生物炭的形成没有影响,而停留时间与升温速率会降低炭产率。这是由于挥发分的释放不是一个瞬时过程,随着停留时间的延长,共价键断裂越充分,炭产率以一定的速率降低,自由基浓度也随之升高。升温速率的快慢会使生物质存在温度差,过快的升温速率使得挥发分失去了可进行沉积的条件,加剧了气相挥发分的裂解,从而引起炭产率的降低与自由基浓度的升高。通过研究生物炭粒度对生物炭形成的影响,证明上述结果。（3）通过对不同升温速率下生物炭的物化性质进行分析,发现生物炭表面的醌基含量随升温速率呈现下降趋势,而羟基、酯与酸酐中C=O含量随升温速率呈上升趋势。这主要是由于热解产生的自由基碎片通常以芳香族单位为中心,随着升温速率的加快,醌基中的苯环组分形成自由基,迁移至挥发分的焦油大分子中释放,导致生物炭中醌基含量降低。（4）粒度对热解过程的影响取决于升温速率的影响。热解反应过程中,生物质内部共价键开始断裂形成自由基,其中一部分随挥发分释放;另一部分易于沉积的自由基彼此间发生缩聚反应,形成固体颗粒沉积于生物炭表面。由于不同粒度的生物质颗粒内外存在温度差,当生物质颗粒较大时,部分易于沉积的自由基通过孔道逸出后遇到高温环境,无法进行聚合沉积,便随挥发分释放,导致炭产率的降低与自由基浓度的升高。