木质素与纤维素热解炭结构特性对其高温石墨化过程的影响机制

摘要：

通过对纤维素和木质素热解炭结构差异的研究发现,纤维素热解炭主要由碳微晶构成,木质素热解炭则包含部分原骨架结构;在氩气氛围中将热解炭于超高温下(1600～2800℃)进一步处理,并通过X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱和高分辨率透射电镜等表征产物的结构与形貌,测试产物的导电性能,根据热解炭石墨化处理前后结构、形貌和导电性能的变化,研究高温条件下热解炭的结构重构建机制.结果表明:木质素热解炭经2800℃处理后,产物中形成了大面积连续的高度石墨化区域,且缺陷较少,产物石墨化度可达89.53％,层间距为0.3363 nm,于20 MPa压强下电导率可达105 S/cm;相同条件下纤维素产物的石墨化度为76.74％,层间距为0.3374 nm,并包含较多结构缺陷,导致其在20 MPa压强下的电导率低于50 S/cm.分析可知,木质素热解炭中保留的骨架结构有利于其在高温下扩环重构建,进而形成大面积连续石墨化片层;而纤维素热解炭中碳微晶的交联状态在高温下难以转变,限制了石墨化区域的扩大,导致所得产物结构中存在较多缺陷.

关键词：石墨化、纤维素、木质素、热解炭、结构重构建

所属期刊栏目：7

分类号：TQ351;TQ424

资助基金：国家自然科学基金;江苏省生物质能源与材料重点实验室项目

在线出版日期：2022-12-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：124-131