1. 研究目的与意义
木质素是地球上来源广泛的可再生资源之一，大量存在与木材，竹材，秸秆，草类以及其他植物材料中，是当今木材水解工业和造纸工业的主要副产物，如果不能的得到充分利用，就会成为木材水解和造纸工业中的主要污染源之一。目前，木质素的利用难度大，利用率低，有些造纸厂直接将其排放，造成了严重的环境污染和资源浪费。因此，如何利用好木质素这种可再生资源已经成为科研工作者的热点和难点。本课题只要研究方向是将木质素热解炭化，形成焦炭，对其物理化学性能进行测试研究。焦炭具有比表面积大，孔隙结构大，吸附性能好等优点，在食品、医药、化工、导电、军工等领域获得了广泛应用，木质素为生物质焦炭的主要来源，因此我们应当对木质素炭化进行进一步的调查研究。
2. 国内外研究现状分析
随着新型炭材料的发展，生物质焦炭越来越受到关注，目前焦炭的制备工艺包括炭化和活化，活化主要分为物理活化法和化学活化法。物理活化法是将原料先炭化，然后再用水蒸气或者二氧化碳进行活化，而化学活化法是将原料与化学试剂浸渍混合后炭化活化，化学制备焦炭的工艺已经相对成熟了。目前，国内闫伟等利用草浆黑液木质素为原料，以H3PO4为活化剂，制备的活性炭比表面积达1772m2/g，常用的活化剂还包括Ka2CO3，ZnCl2，KOH等。文献研究发现，高温炭化生物质可以获得电阻率小于1Ω/cm的导电焦炭，可制备高性能的电磁屏蔽材料等。电磁污染是当今的第四大污染，其隐蔽性好，对人体伤害却不容忽视。国外Suzuki研究发现，900℃下获得的木质素焦炭电阻率在1-10Ω/cm(Suzuki 2001),邵千钧研究后认为竹子在700-850℃加热4-6H后所获得的竹炭体积电阻率小于10Ω/cm(邵千钧 2002)张文在进行竹炭导电性能分析时发现了类似的规律。日本科学家石原茂久用木炭（67.5％）和酚醛树脂（32.5％）混合颗粒来制造薄板（1mm）,当采用800℃炭化的焦炭时，电磁屏蔽效能30dB,当采用1200℃炭化的焦炭时，其电磁屏蔽效能比厚1.65mm的铁板略好。
3. 研究的基本内容与计划
本研究通过溶液共混的方法，将锌离子，铁离子，镍离子等金属离子与木质素溶液按不同比例共混，并干燥获得混合物粉末，然后研究所制得的金属离子-木质素共混体系的热解炭化行为，包括产物的形貌、化学组成、电导率等物理化学性能。然后研究出金属离子的种类以及添加量对木质素焦炭电阻率的影响，找到最优离子。最后，在最优离子种类以及添加量的条件下，进一步用不同功率、不同气氛的等冷离子体处理木质素，研究冷等离子体预处理对于木质素焦炭导电性能的影响。
4. 研究创新点
本课题将金属离子与木质素溶液共混并且干燥获得混合物粉末，将得到的混合物粉末高温炭化，研究发现使用此共混体系可以实现木质素焦炭性能的改性，使木质素焦炭的电阻率下降以及其他物化性能提升，从而完成木质素资源的有效利用。
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