1、為了應對全球的氣候惡化和資源危機，各國研究者都在探索環(huán)境友好的可再生能源的利用。生物質是唯一可以提供固定碳的可再生能源，受到了眾多研究者的青睞。生物質熱化學法利用過程中存在著利用率低和能量效率低等問題，有必要展開其熱解機理的基礎研究，從根本上找到解決問題的方法。
　　 本文采用基于密度泛函理論(DFT)的計算量子化學方法，以纖維三糖作為模型分子考察了纖維素熱解初期可能發(fā)生的反應，包括糖苷鍵斷裂的反應、吡喃環(huán)上羥基的消去反應和吡喃

2、環(huán)開環(huán)的反應。進一步對纖維素熱解主要產物脫水葡萄糖、5-羥甲基糠醛、丙酮醇、乙醇醛、CO和CO2等的生成機理進行了模擬研究。在理論計算的基礎上，采用原位FT-IR和TG-MS等實驗技術對纖維素的熱解過程進行了研究。
　　 對纖維素熱解初期可能發(fā)生反應的DFT計算研究表明，糖苷鍵斷裂比吡喃葡萄糖環(huán)開環(huán)容易發(fā)生；吡喃環(huán)上的羥基脫水時更容易以頻哪醇重排方式進行；當吡喃葡萄糖環(huán)脫水后生成C=O或C=C鍵時，開環(huán)反應會變得相對容易。對纖維

3、素熱解主要產物生成機理的研究表明，生成1，6-脫水葡萄糖的反應活化能較低，這與在生成的脫水葡萄糖中1，6-脫水葡萄糖的含量較高的報道相一致；吡喃葡萄糖環(huán)上帶有電荷時，重排為呋喃環(huán)過程容易進行，對5-羥甲基糠醛和糠醛的生成有利；吡喃環(huán)上含有C=C，C=O結構以及帶有電荷均使乙醇醛的生成變得容易。
　　 采用原位FT-IR考察了纖維素在程序升溫條件下熱解殘留物的結構變化，結果表明，纖維素熱解時C=O鍵比C=C鍵更容易生成，證明了計算

4、量子化學方法得到的頻哪醇重排反應的活化能要比羥基與其鄰位碳上氫原子直接結合生成水的活化能低的結論。
　　 在纖維素熱解動力學研究中，采用等轉化率方法到了纖維素熱解反應表觀活化能隨著轉化率變化的曲線，轉化率在10％和90％之間的平均熱解活化能為164.1 kJ/mol。進一步采用Malek方法確定了球形對稱的相界面反應模型為能較好描述纖維熱解反應的動力學模型函數(shù)，并確定了纖維素熱解動力學方程的參數(shù)。
　　 通過對纖維素熱解