曹小玲，熊家佳，邓胜祥, 张航，罗海银，唐世斌

(1.长沙理工大学 能源与动力工程学院， 长沙 410004；2.中南大学 能源科学与工程学院， 长沙 410083)

引言

生物质能作为一种清洁的可再生能源，逐步引起了全世界的广泛关注。生物质热解是一种高效转化生物质能[1-5]的新技术，它是生物质气化和生物质燃烧的起始过程。目前，对于生物质热解机理的研究仍处于摸索阶段。半纤维素由于结构复杂且多变，热解过程发生大量的脱水、化学键的合成与断裂、小分子化合物聚合等反应，不易掌握其整个热解过程，所以相关的研究与报道也相对较少，对其理化性质以及热解反应机理缺乏深入的研究。[6-9]对半纤维素热解反应的微观机理进行深入研究不仅有助于了解生物质的热解过程，为生物质的热解技术提供理论基础，而且对生物质能的利用以及富含半纤维素的工业废弃物的利用在造纸行业领域具有重要的工程价值。[10]

研究发现，半纤维素的典型模化物木聚糖热解反应后会得到一种非常重要的产物2-糠醛，而且几乎所有的关于木聚糖热解反应的研究中都能发现2-糠醛的存在。[11]本文以2-糠醛为切入点来研究半纤维素的热解反应机理。

图1 4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸-D-木糖

1 反应路径设计

半纤维素的二聚体模型物分子4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸-D-木糖，如图1所示。其中的D-木糖作为半纤维素主链的代表，4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸作为支链的代表。将热解反应分为两个阶段[12-15]来研究，其中第一阶段为二聚体4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸-D-木糖的解聚，第二阶段为解聚后的两个单体分别反应生成半纤维素热解反应的典型产物2-糠醛。……