生物质是生物通过光合作用或代谢作用生成的能量物质。比如纤维素、油脂等,它可以是以化学能的形式存储太阳能的任何有机材料。生物质能源是生物来源的衍生材料提供的可再生能源。作为燃料,生物质能源可以包括木材、木材废料、稻草、粪肥、甘蔗和来自各种农业过程的许多其它副产物。世界上生物质能源数量巨大,形式繁多,但是利用效率却很低。而且当今的生物质利用往往需要加入氢气(从甲烷或煤炭来),反而使其不如传统能源利用的排放少。很多生物质燃料的燃烧排放污染物比传统能源更多,这正是相关研究急待解决的地方。如何高效利用生物质能源,已经成为国家能源发展战略的重要环节。热解技术是将生物质转化成可直接利用能源的有效方法。生物质主要组分是纤维素、半纤维素、木质素,它们是热解转化的原料,除此之外还存在一些矿物质,主要包括硅、钾、钙、镁、钠、磷等。它们的含量虽然比较少,但是对生物质的热解有很大影响,特别是钠、钾、钙、镁等碱金属和碱土金属。此外,在热解前将这些矿物质去掉的成本是很高的。生物质催化热解过程复杂,产物种类繁多,只有准确、全面地获得各种产物的定性、定量信息,深刻理解生物质的热解机理,才能更好调控热解过程,使结果向更有利的方向发展。但是,目前科研界对于生物质催化热解机理并没有做出相对详尽完整的解释,更完善的热解机理仍需要进一步的研究与探讨。所以,探究碱金属及碱土金属对生物质热解的催化作用,对于实际的生产过程具有重要的指导意义。本论文内容共分为四章,以下部分逐章介绍:第一章主要概述了生物质能的分布及使用情况,生物质快速热解基本原理、发展历史及生物质的碱金属催化热解研究现状。介绍了本文的研究课题——探究松木在Li2C03作用下的催化热解特性,并说明了本课题的研究目的和意义。第二章首先简单介绍了合肥光源BL04B质谱线光束线的结构和参数,论文中松木热解活化能计算使用的Kissinger等方法。此外,还概述了热分析动力学和飞行时间质谱的发展历程。第三章详细介绍了本论文实验涉及到的热解/在线光电离质谱和热重分析装置,还叙述了松木在Li2C03催化作用下热解特性的实验结果。研究结果表明,Li2C03对松木热解有明显的催化作用,具体表现为能够使松木热解的最大分解速率温度降低,并改变了几种重要的松木热解产物的相对产量分布。所选松木热解产物中,来自纤维素和半纤维素组分热解的产物相对产量显著降低,来自木质素组分热解的产物相对产量明显增加。针对催化热解的实验结果,我们给出了一些解释,如Li离子能与热解产物结合形成氧鎓离子,进而降低热解产物的C-O键能,促进其进一步分解。第四章提出搭建低压热解/同步辐射光电离质谱实验平台用来研究生物质模型化合物催化热解的想法。实验平台主要包括支撑结构、调节平台、低压热解炉、电离室及自制飞行时间质谱仪。本章还阐述了一种超高真空超薄插板阀的研制过程,这种插板阀的应用能使低压热解/同步辐射光电离质谱实验平台实现快速换样,提高其工作效率。结论与展望部分简要总结了本论文的主要工作以及得到的结论,并且做出进一步的研究计划。