1. 研究目的与意义
木质素是自然界赋予人类的可再生的非石油资源,它可以制成具有高附加值的化学品，木质素作为一种环境友好型的可再生资源，为植物界第二丰富有机高聚物，它的分子结构很复杂，直接用于工业生产很难达到的工业要求。木质素是生物质热解焦炭额主要来源，利用等离子体技术处理木质素，可实现对木质素同时氮掺杂和炭化，制备出高附加值的功能型木质素焦炭，实现了木质素剩余废弃物的利用。在保护环境的同时，还能高效地利用木质素促进工业发展。将木质素制得焦炭既可以代替煤炭做燃料，又可以经过处理制成很好的电磁屏蔽材料和电极材料。作为活性炭还能更好地吸附环境中的污染物，等离子体处理木质素焦炭是一个值得研究的课题。
2. 国内外研究现状分析
国内外学者研究了热等离子体裂解天然气制乙炔、乙烯。等离子体处理后的材料表面，其化学组分和结构发生了变化，可产生大量自由基，引入特定的官能团，从而使材料表面活化，改善了材料表面性能。经过等离子体处理，能增强材料的润湿性，使材料获得优异的粘附特性，并提高材料的化学反应性。等离子体处理是一种改变木质素结构和将活性基团引入木质素的有效的方法。
对木质素热解特性进行研究,研究发现木质素在低温条件下弱键断裂时开始降解，形成甲酸、甲醛、co2和水等，在温度大于500℃是发生芳香环的断裂与缩合。提出木质素热解的途径，可能是木质素高分子先热解生成对羟苯基、愈创木基、紫丁香基这三种单体，然后这三种单体进一步发生反应，生成苯酚、对苯酚等化合物,由此推测木质素具有丰富的侧链官能团，其受热断裂反应会释放出很多小分子气体。
利用管式反应器对木质素进行热解，发生了解聚反应和脱烷基化反应，主要得到气体产物h2和ch4的生成规律及产率。采用热重分析法和热解色谱质谱相结合的技术对碱木质素的热解特性进行研究，得到木质素热解过程中各阶段的产物的生成规律，在300℃的热解产物中，一聚糖热解产物为主；而在450℃的热解产物中，以木质素大分子的热解构产物为主。对木质素慢速热解的气体产物进行红外分析，发现侧链官能团裂解确实可以产生小分子气体产物。
3. 研究的基本内容与计划
本课题以木质素为原料，经过等离子体处理氮掺杂和炭化，制得含氮的木质素焦炭，制得有高比表面积、适宜的孔结构、良好表面化学性质、良好的导电性及高性价比的活性炭材料。
先对木质素进行提纯，再用等离子体处理含氮木质素，然后进行进一步炭化，得到含氮焦炭再进行反复酸洗和水洗，最终获得含氮的活性炭材料，并对其进行多方面的性能测试。
具体研究内容包括： 1，木质素焦炭的制备：研究碳化温度、碳化时间、致孔剂比例等影响因素对多孔木质素焦炭性质的影响2，木质素焦炭的表征：通过形貌分析等方法表征所制备的木质素焦炭3，木质素焦炭的吸附性能研究：研究所制备木质素焦炭对铁离子等的吸附效果在确定正式试验方案前，需进行预备试验，以探讨试验因素水平的选择范围。
4. 研究创新点
首次利用等离子体处理技术，实现同时对木质素的炭化和氮掺杂
