文章摘要
刘泽伟,闫思佳,夏子皓,田霖,刘煜康,王竟成,胡建杭.温度和CO2对热解成型生物质炭孔隙结构和表面分形维数的影响[J].材料导报,2018,32(17):2925-2931
温度和CO2对热解成型生物质炭孔隙结构和表面分形维数的影响
Effects of Temperature and CO2 on Pore Structure and Surface Fractal Dimension of Pyrolytic Carbonized Biochar Briquettes
  
DOI:10.11896/j.issn.1005-023X.2018.17.005
中文关键词: 热解温度 CO2浓度 成型炭 FHH方程 孔隙结构 表面分维
英文关键词: pyrolysis temperature, CO2 concentration, biochar briquette, FHH method, pore structure, surface fractal dimension
基金项目:国家自然科学基金(51376085);NSFC-云南联合基金(U1602272);云南省科技领军人才项目(2015HA019);国家重点实验室自主课题(CNMRCUTS1706)
作者单位E-mail
刘泽伟 昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,昆明 650093 15096663728@163.com,hujh51@126.com 
闫思佳 昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,昆明 650093  
夏子皓 昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,昆明 650093  
田霖 昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,昆明 650093  
刘煜康 昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,昆明 650093  
王竟成 昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,昆明 650093  
胡建杭 昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,昆明 650093 15096663728@163.com,hujh51@126.com 
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中文摘要:
      通过SEM分析和氮气等温吸附实验,对不同热解温度和CO2浓度下热解成型炭样进行孔隙结构特性分析,同时根据FHH方程计算了炭样的孔隙表面分形维数DS,研究了孔隙结构与表面分形维数的关系以及温度和CO2浓度对两者关系的影响。结果表明:表面分形维数可以较好地表征孔隙结构的复杂性和炭样表面不规则性,但是与BET比表面积(SBET)、总孔积和平均孔径没有直接联系,而是与微孔面积和微孔容积含量占比较为一致。在氮气热解情况下,600 ℃时炭样孔隙结构最为发达,SBET和DS都达到最大值。在CO2和N2混合气氛下,SBET随着CO2浓度的增加而变大,而DS则是先减小后变大,当CO2浓度大于10%后才会随着CO2浓度的增加而变大。
英文摘要:
      By applying different pyrolysis temperature and CO2 concentration conditions and using a fixed tube furnace, the present work prepared a series samples of biochar briquettes, whose pore structures and surface fractal dimensions were analyzed by SEM and nitrogen isothermal adsorption, and calculated using FHH method. The relationship between char samples’ pore structure and surface fractal dimension was investigated, as well as the effects of temperature and CO2 concentration on them. The results showed that surface fractal dimension could well characterize pore structural complexity and surface irregularity, as it coincides with content fraction of micropore area and volume, rather than with BET surface area, total pore volume and average pore size. Both BET surface area and surface fractal dimension of biochar briquette reach peak value at 600 ℃ pyrolysis temperature under pure nitrogen. Under the mixed atmosphere of CO2 and N2, the increment of CO2 concentration will lead to gradual increase of BET surface area, but a biphasic (decrease → increase) change in surface fractal dimension with an inflection point of 10% CO2 concentration.
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