张海华，郑仁栋，蔡银科，王国斌

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0 前言

生物质热解是指生物质在缺氧条件下加热生成生物油、生物炭以及不凝性气体的热化学反应过程[1-2]。生物炭作为生物质热解的主产物之一，不仅是一种优良的燃料，还因其丰富的空隙结构可作为催化剂处理生活垃圾气化过程中产生的焦油[3-4]。

但相关焦油催化裂解实验研究表明，纯焦炭类催化剂表现性能极为一般，甚至不如活化后的白云石[5]。为此，生物炭活化技术应运而生。活化后的生物炭简称活化炭。气化是生物炭活化的主要手段，这一过程通常是在高温条件下（温度一般在700 ℃以上）、气化介质（CO2）中进行，通过促进生物炭的晶格缺陷和逆石墨化，增加生物炭表面的AAEM 元素含量和含氧官能团含量，丰富孔隙结构等[6]实现。 大量实验结果表明，经气化活化后的生物炭，较原始生物炭拥有更优异的理化性质和焦油脱除效果[7]。 Koltowski等人[8]发现经CO2活化后的生物炭比表面积表现得尤为丰富，微孔百分比也急剧增大，但活化炭产量急剧减少，同时活化后的生物炭表面含氧官能团含量急剧上升。 Klinghoffer 等人[9]发现CO2活化过程促进了以K 为代表的碱金属从内部迁移到炭基表面。

为进一步探究活化步骤对生物炭微观结构的影响，掌握高效活化炭催化剂的制备方法。本文以松木粉炭化为例，从生物炭微观物理结构、碱金属迁移特性和微观化学结构三方面分析，研究了CO2活化对其表征结构的作用机理，为后续针对更深层次的活化实验奠定理论基础。……