为了拓展木材液化物制备炭材料的应用领域,本研究以木材液化物为原料制备木材液化物微球,考察不同制备工艺参数对于微球性能的影响。采用化学固化工艺和预氧化工艺对微球进行热稳定处理,考察不同预处理工艺对微球热性能及对活性微球炭微细结构和吸附性能的影响。采用水蒸气活化法制备活性微球炭,考察活性微球炭微细结构的生成、演变规律,并对活化工艺中炭化升温阶段和活化保温阶段的反应历程进行推定。主要结论如下:(1)分散剂种类、含量及搅拌转速对木材液化物微球平均球形度和粒径分布的影响较大。PVA含量6%、搅拌转速400 r/min时,微球平均球形度可达96.4%,粒径分布区间2-240 μm。微球中的木素含量最高达83.1%,灰分含量最低为0.3%。(2)固化处理有助于增强微球内部分子交联程度,固化微球热解最大反应速率峰温较固化前向高温偏移约70℃,热解残余率为45.14%。随着盐酸浓度的增加和固化温度的升高,峰温向高温偏移,热解残余率增大。预氧化处理之后,微球内部的羰基、酮基和酯基官能团数量增多,氧碳比从固化微球的21.63%增加至32.50%,峰温继续向高温偏移约100℃,热解残余率提高至52.52%。随着预氧化温度的升高、时间的延长及升温速率的加快,最大反应速率峰温逐渐向高温偏移。(3)固化处理活性微球炭的吸/脱附等温线属于Ⅰ型曲线,具有典型的微孔结构及不规则的中孔结构。盐酸浓度4 mol/L时总比表面积值可达1551 m2/g,微孔孔容和中孔孔容分别为0.506 cm3/g、0.246 cm3/g。预氧化处理之后,吸/脱附等温线未见明显的滞后回环,以微孔结构为主,预氧化工艺对中孔结构的形成具有一定促进作用。(4)随着活化温度的升高,活化得率逐渐下降。活化温度较低时,N2吸附量变化不明显,孔隙构造以微孔结构为主;800℃以上,吸附量增幅明显,至900℃时接近Ⅳ型吸附等温线,总比表面积和总孔容分别可达2387 m2/g、1.516 cm3/g,微孔孔径分布扩大至0.7-2 nm。随着活化温度的升高,活性微球炭石墨化程度提高,无序炭含量增加。(5)活性微球炭微细结构演变历程:炭化升温阶段,随着温度升高,总比表面积、总孔容、微孔表面积及微孔孔容逐渐增加,中孔比表面积和中孔容则先增加后减少。微孔孔径分布扩大至1.2-2 nm之间,中孔孔径分布呈现递减趋势。活性微球炭石墨化程度提高,乱层石墨结构程度增大。活化保温阶段,随着时间延长,等温线出现“Knee”型趋势,中孔结构增大,N2吸附量增幅明显。中孔比表面积和中孔孔容先增大后减少,在80 min时分别达到246 m2/g、0.273 cm3/g。活性微球炭的石墨化程度提高,孔隙结构逐渐丰富,乱层石墨结构程度增大。(6)炭·活化反应历程包括两个阶段。炭化升温阶段:室温至300℃时,微球的热解质量损失较少,主要是水分受热挥发。300-800℃是炭化关键区间和热解主要失重区间,微球内部分子交联结构发生断裂、重组,初步形成碳网结构,并产生了H2O、CH4、CO、CO2等挥发产物。随着温度继续升高,芳烃类结构发生重排生成了H2,碳网聚合度增大,活性微球炭结构向石墨微晶结构转化。800℃以上进入热解结束阶段,碳网结构持续增强。活化保温阶段,在水蒸气作用下碳网结构先被破坏,无序化程度增大,之后发生重聚,最终形成了乱序的石墨微晶结构。