前言：
生物质的热解过程包括纤维素、半纤维素和木质素的分解、自由基重组及二次反应，反应复杂，因此，生物质热解时中间体的生成和转化路径尚不明确。GC-MS和HPLC等传统离线方法因采样延迟难以捕捉热解过程产生的中间体，限制了反应机理的深入解析。
原位质谱仪具有实时监测、高灵敏度和无需复杂样品前处理的特点，能对生物质热解过程中产生的气相产物进行在线检测，能在几分钟内完成采样，为研究热解反应提供了新思路。
实验材料和方法
载气：丙烷(C3H8)、氧气(O2)、氩气(Ar)
气体流量：200 sccm
实验温度：300℃、500℃、700℃
样品：玉米秸秆
样品量：10 mg
采谱时间：500s
毛细管内径：200µm
毛细管加热温度：250℃
结果和结论
1.温度如何影响玉米秸秆的热解途径
实验温度为300℃时，玉米秸秆中半纤维素解聚，其在热解过程中产生的典型热解产物有m/z=86（2,3-丁二酮）、m/z=96（糠醛）。如图1所示，在300℃时能检测到2,3-丁二酮和糠醛，500℃时半纤维素热解产物仍可被检测到，当温度升至700℃时，半纤维素的主要分解反应已结束，导致2,3-丁二酮和糠醛生成量显著降低。
当实验温度为500℃时，玉米秸秆中纤维素裂解，典型热解产物有m/z=58（丙酮）、m/z=120（二氢苯并呋喃）。如图2所示，500℃条件下的丙酮生成量显著高于300℃时丙酮生成量。
实验温度为700℃时，高温促进初级热解产物的二次反应，玉米秸秆热解产物中芳烃信号增强，主要典型产物有m/z=78（苯）、m/z=92（甲苯）。如图3所示，700℃条件下苯和甲苯的生成量显著高于300℃和500℃时的生成量。
2. 载气（Ar和CO2）对热解产物的影响
Ar作为惰性载气，主要抑制氧化反应，促进热解过程中的自由基裂解和重组。CO2作为弱氧化剂，在500℃下，能促进玉米秸秆热解产物脱羧基生成酮类，如m/z=58（丙酮），此外CO2能促进脱氧芳构化，生成芳烃类物质，如m/z=92（甲苯）。如图4所示，玉米秸秆在CO2气氛下丙酮和甲苯的相对强度显著增强。
本应用通过ProC-1原位催化质谱仪测定了玉米秸秆在不同温度（300℃、500℃、700℃）和不同气氛（Ar、CO2）条件下的热解产物，探究了不同温度和气氛对热解途径的影响，为玉米秸秆热解工艺的优化提供了可靠的研究方法。
参考文献
1.Zhang X, Liu X, **ao M, et al. Insight into the pyrolysis behavior of corn straw through TG-FTIR, Py-GC/MS experiments and ReaxFF MD simulations[J]. Fuel, 2024, 372: 132036.
2.Senneca O, Cerciello F, Russo C, et al. Thermal treatment of lignin, cellulose and hemicellulose in nitrogen and carbon dioxide[J]. Fuel, 2020, 271: 117656.