木质素制备燃料电池阴极电催化炭材料研究(Ⅰ)——改性酶解木质素的热解过程

摘要

为了制备高性能的木质素基燃料电池用电催化炭材料,以酶解木质素为原料制备尿素、三聚氰胺改性酶解木质素,采用TG和DSC分析了酶解木质素、尿素和三聚氰胺改性酶解木质素的热解过程;同时采用立式管式炉在不同热解温度下对3种木质素进行热解,计算了固体产物得率,并采用元素分析仪测试了固体产物的碳、氮、氢元素含量。研究结果显示:尿素或三聚氰胺改性酶解木质素显示出与未改性酶解木质素显著不同的热解过程,其中尿素改性酶解木质素的热解过程主要发生在180~360℃之间,三聚氰胺改性酶解木质素的主要热解反应发生在温度范围较窄的280~350℃之间。尿素改性和三聚氰胺改性木质素都能制备得到含氮量较高的木质素基炭。尽管三聚氰胺在400℃就完全热分解,但三聚氰胺改性酶解木质素能在900℃下制备得到含氮量超过10%、炭得率与未改性木质素得率相当的产物炭,三聚氰胺的改性效果显著。进一步的对比分析揭示,三聚氰胺改性酶解木质素在热解过程中产生了化学活性高的含氮有机化合物,大大提高了三聚氰胺改性木质素在较低温度下发生二次热解的几率,从而显著影响最终固体产物的得率及其含氮量。