加热速率和原料性质对生物炭及生物炭基复合材料电导率的影响

摘要整理

开发经济高效的策略将生物油生产与生物炭利用相结合，对提高热解能源应用的经济可行性至关重要。近年来，生物炭作为填料在聚合物基复合材料中的应用受到广泛关注，因其能够改善聚合物的力学、电学和热学性能。本研究旨在深化对加热速率和原料化学成分对生物炭结构和化学特性的影响认识，进而阐明这些因素对不同热解温度下生物炭电导率的作用机制。采用慢速和快速加热方式，在500、600和700°C温度下，分别以核桃壳（WS）、生物乙醇生产的富木质素残渣（LRR）和污泥（SS）为原料制备生物炭。三种原料在有机成分（WS和LRR含高木质素，SS含蛋白质）和灰分含量（SS最高）上存在显著差异。对所制生物炭进行表征，并将其化学和结构特性差异与测得的电导率相关联。热解处理的严苛程度提高了生物炭的电导率。在500和600°C下，加热速率和原料类型对电导率的影响不显著；而在700°C下，两者均产生显著影响。无论加热速率如何，WS生物炭在500和600°C下的电导率最低。700°C制备的生物炭用于制备环氧树脂复合材料。尽管生物炭本身导电性能相当，但根据生物质类型和热解过程中的加热速率不同，其赋予复合材料的电导率存在差异。快速加热制备的WS生物炭复合材料表现出最高的电导率。

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