【摘要】：針對(duì)我國(guó)“貧油”的能源現(xiàn)狀,大力發(fā)展生物質(zhì)的快速/閃速熱裂解液化技術(shù)是必然趨勢(shì),而將其副產(chǎn)物熱解炭也充分利用起來(lái),對(duì)于提升生物質(zhì)資源的整體利用效率和環(huán)境可持續(xù)性將具有重要意義。因此,本文對(duì)生物質(zhì)熱解炭高值化利用的相關(guān)手段進(jìn)行了研究。首先探究了熱解炭的新型高值化轉(zhuǎn)變利用手段。以熱解稻殼炭為原料,采用不需單獨(dú)分離硅的鏈?zhǔn)椒?簡(jiǎn)易高效地獲得了比表面積達(dá)到782 m~2/g的純生物質(zhì)基介孔材料(Bio-MCM-41)。同時(shí)將所得炭殘?jiān)唇?jīng)任何處理直接活化制備了微孔與介孔并存,且比表面積也達(dá)到442 m~2/g的活性炭。乙酸甲酯加氫制取乙醇的探測(cè)反應(yīng)結(jié)果表明,以Bio-MCM-41為載體的Cu/Bio-MCM-41催化劑在最佳條件下(513K,2MPa,n(H_2)/n(MA)=60,LHSV=0.8h~(-1))的乙酸甲酯轉(zhuǎn)化率達(dá)到了91.5%,目標(biāo)產(chǎn)物乙醇的選擇性達(dá)到了96.4%,達(dá)到了與商業(yè)介孔MCM-41為載體的銅基催化劑相當(dāng)甚至更優(yōu)的催化效果。隨后采用氮摻雜手段對(duì)熱解炭本身結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)進(jìn)行提質(zhì)改性。這部分首先采用外加氮源及活化劑共熱解的手段對(duì)熱解炭的孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)充的同時(shí)對(duì)其表面進(jìn)行摻氮改性。以樟子松粉末為原料,尿素為氮源,NaHCO_3為活化劑,采用同時(shí)摻氮和活化的原位熱解工藝,在不同溫度下制備了具有高氮含量及調(diào)變孔結(jié)構(gòu)的氮摻雜熱解炭。并以其為載體制備了一系列Ru基氮摻雜熱解炭催化劑。CO_2甲烷化的探測(cè)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在載體中引入氮原子可以提高CO_2甲烷化反應(yīng)的催化活性,特別是隨著吡啶型-N含量的增加,催化劑的性能得到了一定程度的提高。實(shí)驗(yàn)中具有最高吡啶型-N含量(37.7%)的Ru/N-ABC-600催化劑,在較低溫度(380°C)下即達(dá)到了最佳催化活性,此時(shí)的CO_2轉(zhuǎn)化率為93.8%,CH_4選擇性為85.2%。然后以高氮含量生物質(zhì)為原料制備了表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都均勻摻氮的富氮炭材料。將高含氮微藻同時(shí)作為碳源和氮源,以弱堿性鈉鹽NaHCO_3為綠色活化劑,采用簡(jiǎn)易的一步活化法制備了海綿狀富氮炭材料。并研究了不同活化溫度下所制備的富氮炭材料作為電極時(shí)的超級(jí)電容性能。結(jié)果表明,700℃活化時(shí)得到的海綿狀富氮炭在具有較大比表面積865m~2/g的同時(shí),仍能夠保持7.5 wt%的高含氮量,且其在電流密度1 A/g的6M KOH電解液中的比電容達(dá)到234.0 F/g。
【圖文】：

大學(xué)碩士學(xué)位論文 緒 緒論1 生物質(zhì)能源概述能源作為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，一直是人們普遍關(guān)注的熱點(diǎn)話題。2018 年的《BP能源統(tǒng)計(jì)年鑒》表明，2017 年全球一次能源消耗總量超過(guò) 135 億噸油當(dāng)量，，其中傳石燃料（煤、石油和天然氣）的占比高達(dá) 85.2%。近年來(lái)，雖然我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)持續(xù)，但煤炭仍是能源消費(fèi)中的主要燃料，2017 年其占比約為 61%（如圖 1.1 所示）[1]。燃料的過(guò)度使用帶來(lái)了全球性的“能源危機(jī)”，由此所造成的環(huán)境污染問(wèn)題也日益嚴(yán)峻煤發(fā)電產(chǎn)生的污染物主要為氮氧化物（NOx）、硫氧化物（主要為 SO2）以及固態(tài)顆粒主要為 PM10 和 PM2.5），同時(shí)也加劇了導(dǎo)致全球性氣候異常的溫室氣體 CO2的排放此，必然需要大力發(fā)展環(huán)境友好的可再生能源。

大學(xué)碩士學(xué)位論文 替代化石能源總量約 5800 萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤[5]。但這與我國(guó)的生物質(zhì)資源總儲(chǔ)量相比微小。因此，未來(lái)的生物質(zhì)能源將具有極其廣闊的發(fā)展空間。 生物質(zhì)能源化主要技術(shù)目前，生物質(zhì)的能源化轉(zhuǎn)化技術(shù)大體上可分為生物法和物理化學(xué)法兩大類（如圖）。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK6

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本文編號(hào)：2663457