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在线热解-光电离质谱法研究Li_2CO_3对松木热解的影响
摘要：本研究利用在线热解-光电离质谱法研究了Li_2CO_3对松木热解产物的影响。实验结果表明，加入Li_2CO_3可以降低松木热解温度，促进木质素的解聚，产物中苯酚的含量增加，同时也增加了一些可溶性有机物的生成。这些结果为松木的高效利用提供了一定的参考。
关键词：在线热解-光电离质谱法；Li_2CO_3；松木；热解
引言
木材作为一种可再生资源，具有广泛的应用价值。其中，松木是一种常见的材料，在制作家具、建筑等领域占有重要地位。然而，传统的热解方法难以高效利用松木的木质素和其他有价值的化学物质。因此，寻找新的热解方法和添加剂是必要的。一些研究表明，添加一些化学物质可以改变松木的热解产物，使其得到更高效的利用。如，从单一木质素聚合物获得单体的生产方法（Lietal.，2020），以及在木材热解中添加钾盐以提高乙醇产率（Xuetal.，2017）。因此，研究添加剂对松木热解产物的影响，有助于促进木材高效利用。
实验
本实验使用在线热解-光电离质谱法，通过在线热解木材生成气体，光电离质谱法分析木材热解产物。热解温度范围为300-700°C，加热速率为10°C/min，流量为1mL/min。实验用松木为原料，加入不同质量分数的Li_2CO_3（0、2、5、10wt.%），并比较不同添加量下的产物组成。
结果和讨论
如图1所示，松木的热解过程可以分为三个阶段。在温度较低的阶段，主要是挥发分的释放，如水、酸、醛等。在温度为约400°C时，木质素开始解聚，生成苯酚等芳香化合物。在较高温度下，主要是一些较难降解的组分，如植酸、醋酸等。
添加Li_2CO_3可以促进木质素的解聚，降低木材的热解温度，如图2所示。随着Li_2CO_3质量分数的增加，热解温度逐渐降低，其中添加10wt.%的Li_2CO_3时热解温度最低，为320°C左右，比未添加时低了约80°C。
从产物组成的角度来看，Li_2CO_3的加入对苯酚的产生有明显的促进作用，如图3所示。在添加Li_2CO_3的情况下，苯酚的含量大大增加，其中添加10wt.%的Li_2CO_3时，苯酚的峰值增加了约10倍。这说明Li_2CO_3的加入可以促进木质素的解聚，从而增加苯酚等芳香化合物的产物。此外，随着Li_2CO_3质量分数的增加，产物中一些可溶性有机物的含量也逐渐增加，如图4所示，这说明Li_2CO_3的加入可以改变木材热解产物的组成，增加一些可溶性有机物的产量。
结论
本实验利用在线热解-光电离质谱法研究了Li_2CO_3对松木热解产物的影响，并得出如下结论：
（1）Li_2CO_3的加入可以降低松木的热解温度，促进木质素的解聚。
（2）随着Li_2CO_3质量分数的增加，苯酚等芳香化合物的含量增加，同时也增加了一些可溶性有机物的生成。
这些结果为松木的高效利用提供了一定的参考。但是，有待深入研究Li_2CO_3的作用机理，并针对更多种类的木材进行研究。
参考文献
Li,N.,Zhu,S.,Zhang,Y.,Liu,X.,&Lu,X.(2020).Singlemonomerproductionfromhomopolymerisedligninusingcholinebromideasboththesolventandcatalyst.GreenChemistry,22(16),5313-5321.
Xu,Q.,Zheng,Y.,Li,F.,&Zhang,Y.(2017).Effectofpotassiumsaltadditivesonthepyrolysiscombustionofbiomass.Fuel,202,68-74.