本文圍繞玉米秸稈開(kāi)展整體分子模型的建立以及各組分熱解規(guī)律研究工作。課題研究?jī)?nèi)容分為理論研究、實(shí)驗(yàn)研究?jī)刹糠�。重點(diǎn)研究生物質(zhì)各組分（纖維素、半纖維素、木質(zhì)素）的熱解規(guī)律及其結(jié)構(gòu)參數(shù)與玉米秸稈整體模型的關(guān)系,從熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)等角度評(píng)價(jià)分子結(jié)構(gòu)的反應(yīng)性。借此形成生物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建方法。理論研究方面一是將生物質(zhì)單體結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行分類,結(jié)合量子化學(xué)、分子動(dòng)力學(xué)、密度泛函理論等分子模擬方法,對(duì)玉米秸稈各組分進(jìn)行熱解模擬,研究各組分的成、斷鍵規(guī)律,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物分布的預(yù)測(cè)進(jìn)而得到其熱解過(guò)程中的微觀化學(xué)演化規(guī)律;二是基于上述玉米秸稈各組分熱解規(guī)律,將各組分按比例混合以形成玉米秸稈三維結(jié)構(gòu)模型。實(shí)驗(yàn)研究方面則是采用Py-GC/MS對(duì)纖維素進(jìn)行快速熱解實(shí)驗(yàn)研究,分析纖維素?zé)峤馓匦约盁峤鉁囟葘?duì)產(chǎn)物分布的影響。研究方法及內(nèi)容如下:首先總結(jié)纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的模型化合物,歸納出最合適的結(jié)構(gòu)單元。針對(duì)選取的模型化合物,采用熱裂解儀與氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（Py-GC/MS）檢測(cè)纖維素?zé)峤膺^(guò)程中可能生成的產(chǎn)物。然后根據(jù)Py-GC/MS技術(shù)得到的熱解產(chǎn)物預(yù)測(cè)結(jié)果,對(duì)纖維素模型化合物纖維二糖進(jìn)行熱解過(guò)程中反應(yīng)路徑設(shè)計(jì)并用M... 

【文章來(lái)源】：東北電力大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１反應(yīng)路徑示意圖??圖２－１為反應(yīng)路徑示意圖

東北電力大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文??現(xiàn)的所有化學(xué)成分。??＃〇ｘｙｇｅｎ??ｆ?，?＃?Ｃａｒｂｏｎ??備?〇?Ｈｙｄｒｏｇｅｎ??圖３－１模型化合物纖維二糖結(jié)構(gòu)圖??３．?１．２．２反應(yīng)路徑設(shè)計(jì)??目前的研宄多集中于解釋纖維素?zé)峤獾某跏紮C(jī)理，尤其是纖維素鏈的解聚及各種小分??子產(chǎn)物的形成。總結(jié)對(duì)比了前人［８２］的經(jīng)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)纖維素?zé)峤庵饕a(chǎn)生三類物質(zhì)：呋喃??類，吡喃類，線性小分子物質(zhì)。其中最主要的是左旋葡聚糖（ＬＧ）、乙醇醛（ＨＡＡ）、５－??羥基呋喃（５－ＨＭＦ）等熱解產(chǎn)物。由熱解溫度升高引起的纖維素分子炭化而發(fā)生的脫水反??應(yīng)也是熱解機(jī)理研宄中不可缺少的反應(yīng)。根據(jù)Ｗａｎｇ等人的研宄工作，本章將實(shí)驗(yàn)研究和??模擬計(jì)算結(jié)合，提出了?１２條（見(jiàn)圖３－２）纖維二糖熱解過(guò)程中可能發(fā)生的反應(yīng)路徑。在纖??維素的幾種主要熱解產(chǎn)物中，左旋葡聚糖（ＬＧ）是最重要的熱解初級(jí)產(chǎn)物［？８５］，它也可以??作為其他產(chǎn)物生成的中間體如圖３－２為纖維二糖熱解反應(yīng)路徑圖，路徑１－４是纖維素??熱解主要產(chǎn)物左旋葡聚糖的形成路徑。有生物質(zhì)熱解實(shí)驗(yàn)［８７，８８］表明，生物質(zhì)熱解初期低溫??階段主要發(fā)生脫水反應(yīng)。本文中的路徑５－９是不同碳原子上羥基一０Ｈ與Ｈ原子反應(yīng)生成??水分子，隨后反應(yīng)物發(fā)生脫水反應(yīng)并生成新的產(chǎn)物的過(guò)程。Ｐｉｓｋｏｒ＃９］等人認(rèn)為纖維素單體??在熱解過(guò)程中裂解生成的二碳碎片在很大程度上轉(zhuǎn)換成乙醇醛ＨＡＡ。路徑１０與路徑１１??是反應(yīng)物經(jīng)歷脫水、斷裂、異構(gòu)形成乙醇醛ＨＡＡ的過(guò)程。作為纖維素?zé)峤獾闹饕a(chǎn)物之??一，５－ＨＭＦ通常由己糖三次脫水形成。路徑１２中反應(yīng)物通過(guò)呋喃果糖中間體機(jī)理進(jìn)行反??復(fù)脫水形成５－ＨＭＦ，該過(guò)程經(jīng)歷

?第３章纖維素的熱解特性研宄???〇Ｈ?５?ＯＨ?３?ＨＯ?〇Ｈ??１?＼〇Ｈ?／雜穿??喊。％＼�！�?：??＇?４＾ｆ＾〇?ＨＯ＾Ｓ－Ｋ?３Ｈ２〇??＾?１?＼?ｏｈ?＾?ｒ??，：ｆ?彳?＼??８?＾ＯＨ?，．?〇Ｈｒ?ｉ／?Ｉ?〇?＋?ＰＵ??ｆ齲Ｈ／々ｗ破。Ｈ??〇?０Ｈ??ＨＴ＂＾ＵＨ＾Ａ＇ｓ〇４＾４ｒ＾??圖３－２纖維二糖熱解的反應(yīng)路徑??３．?１．２．?３計(jì)算方法??本文中所有的計(jì)算都通過(guò)Ａｃｃｅｌｒｙｓ公司的Ｍａｔｅｒｉａｌｓ?Ｓｔｕｄｉｏ?ＤＭｏｌ３完成。選用雙數(shù)值加??ｄ函數(shù)基組ＤＮＤ，并且運(yùn)用Ｒｅｖｉｅｗ－Ｐｅｒｄｅｗ－Ｂｕｒｋｅ－Ｅｍｚｅｒｈｏｆ（ＲＰＢＥ）中的泛函梯度近似函??數(shù)ＧＧＡ為基組，計(jì)算了反應(yīng)物Ｒ，產(chǎn)物Ｐ及過(guò)渡態(tài)ＴＳ的相關(guān)能量。其中能量、力和位移??的收斂標(biāo)準(zhǔn)則分別為２ｘｌ〇－５Ｈａｒｔｒｅｅ（Ｈａ），０．００４ＨａＡ－ｌ，０．００５Ａ。另外，自洽場(chǎng)密度收斂值??（ＳＣＦ?ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）指定為ｌ＊１０－５Ｈａ。部分學(xué)者指出纖維素的快速熱解過(guò)程遵從協(xié)同機(jī)理，??因此本文中所有的反應(yīng)都是建立在協(xié)同反應(yīng)的基礎(chǔ)上的。??３．?２結(jié)果討論??３．２．１熱解產(chǎn)物分析??有研宄［９Ｇ］表明，纖維素與纖維二糖熱解失重曲線一致，且熱解溫度為４００°Ｃ時(shí)最大失??重速率達(dá)到８０％。如表３－１中為纖維素、纖維二糖在４００°Ｃ、５００°Ｃ、６００°Ｃ快速熱解時(shí)主??要產(chǎn)物分布。圖３－３、３－４、３－５分別為熱解溫度為４００°Ｃ、５００°Ｃ、６０ＣＴＣ時(shí)纖維素與纖維二??糖的熱解產(chǎn)物分布圖。由表３－１可以看出，熱解過(guò)程中各產(chǎn)物含量變化與熱解溫度沒(méi)有明??顯關(guān)聯(lián)。根據(jù)觀察可得，所有產(chǎn)

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3377087