卷。 10 No. 4 年8月 收稿日期：，修改日期： 基金项目：国家自然科学重点基金资助项目（编号：）； 国家自然科学青年基金资助项目（编号：）； 国家“十一五”科技支撑计划基金资助项目（编号： ）； 长江学者和创新团队发展计划基金资助项目（编号：IRT0732）； 973计划早期研究专项基金资助项目（编号： ）； 与香港研究资助局联合研究基金资助项目（编号：：） 作者简介：陈迎钦（1984），女，江苏南京人，硕士研究生，研究方向为工业催化; 刘畅，通讯，电话： ，邮箱：@njut。 教育。 cn. 葡萄糖和蔗糖热分解过程的动力学分析 陆晓华（南京工业大学化学化工学院，材料与化学工程国家重点实验室，江苏南京 210009）希望：对热分解过程进行TGDTA研究利用该方法研究了葡萄糖和蔗糖的分解过程，并利用该方法和非线性拟合方法得到了分解过程的反应机理和动力学参数。

结果表明，葡萄糖比蔗糖更容易分解。 葡萄糖的分解过程分别是二级和一级反应，蔗糖的分解过程分别是n级和一级反应。 利用非线性拟合方法给出了葡萄糖和蔗糖热分解过程的完整反应路径和动力学参数。 葡萄糖三阶段的活化能分别为132、150和253 kJ/mol，指前因子分别为11. 6、11 .1和19.6； 两阶段蔗糖的活化能分别为105和229 kJ/mol，指前因子分别为8.2和18.6。 关键词：热分析； 蔗糖; 葡萄糖; 分解动力学图片分类号：O643。 12 文献标识码：A 文章编号：(2010) 生物质能通过热化学转化过程限度地转化为可再生能源，其研究日益受到关注。 同时，通过热化学方法对有机碳源进行了加工。 可以制备具有不同表面积和孔结构的多孔碳材料。 作为超级电容器的吸附材料或电极材料，通过选择蔗糖、葡萄糖和糠醇等碳源制备了有序介孔碳材料。 采用微湿浸渍法来控制不同的碳源。 合成了不同有序介孔碳材料及其添加量，并分析了其孔结构和电化学性能。 因此，研究有机碳源热化学转化的反应类型和反应动力学非常有必要。 葡萄糖和蔗糖是经常参与生物质热化学转化和有机碳化途径的典型物质[4,5]。 董宁宁研究了碳源的热分解过程，得出葡萄糖的热分解过程主要分为三个阶段：150以下是葡萄糖中游离水的脱除阶段，150200是葡萄糖的熔化阶段，200400是葡萄糖的热分解过程。 通过气相色谱和质谱分析发现，该过程中生成了大量的焦油等低分子化合物。

当温度高于200℃时，蔗糖发生失重。蔗糖发生脱水、缩合反应，形成焦糖。 随着温度进一步升高，蔗糖进一步碳化聚合，同时生成CO和糠醛化合物等气相产物。 目前，对于葡萄糖、蔗糖热分解过程的研究大多是定性分析，缺乏对分解过程动力学的完整描述。 微分法是微分法的一种。 微分法的特点是虽然不像积分法那样涉及到困难的温度积分误差，但需要精确的微分实验数据。 Abd-法已用于定性分析D-蔗糖和D-葡萄糖的分解过程，但缺乏对其动力学参数的定量计算和分析。 非线性拟合方法在求解复杂反应动力学参数方面显示出优势。 通过分析不同扫描速率下的热分析曲线，比较各种可能的预设过程的拟合结果，可以推断出最可能的变化过程和机制[9, 10]，但利用非线性拟合方法进行计算的工作还很少葡萄糖和蔗糖的动力学参数。 本工作在上述研究的基础上，利用各种热分析动力学研究方法探讨了葡萄糖和蔗糖的热分解过程，得到了各自的热化学动力学方程，并与2.1实验材料和试剂葡萄糖的分解过程进行了对比分析。 (C)、分析纯，国药集团化学试剂有限公司； 蔗糖(C 12 11)，分析纯，广东汕头西龙化工厂。

2.2 实验方法样品的热重分析（TGDTA）采用耐驰公司的TG209F3热重分析仪，样品量为58 mg，温度范围为30400℃，升温速率为2、10、20/min，气氛为氮气，流速20mL/min，坩埚为带孔盖的铝坩埚。 2.3 分析仪器和软件采用NETZSCH公司的热力学软件对葡萄糖和蔗糖的热分析结果进行处理，并根据选定的动力学模型计算热分解动力学参数。 3 结果与分析 3.1 TG 分析 目前，在利用热分析研究化学反应动力学时，通常会在不同的升温速率下测试样品，以进行动力学分析。 并进行计算以获得更准确的分析结果。 分解曲线为 10.20/min。 葡萄糖的热分解主要发生在180350处，因为葡萄糖是单糖，随着温度的升高，高活性的单分子会发生相应的变化。 从葡萄糖的DTA曲线可以看出，葡萄糖的熔化峰在160℃左右，开始失重的温度在188℃左右。 蔗糖在200以下比较稳定，在200以上主要发生热分解。从蔗糖的C-DTA曲线可以看出，蔗糖的熔化峰在192左右，在208左右开始失重。因为蔗糖是二元糖，热分解所需能量较高，热分解产物比葡萄糖复杂。 比较两种糖的残留质量可以看出，蔗糖最终的碳残留量为33。

2%，高于葡萄糖的23.5%。 因此，所用的碳比葡萄糖的要高。 不同升温速率下葡萄糖和蔗糖的热重分析曲线 1 加热速率 表速率 峰 (/min) 熔融峰 峰 熔融峰 峰 149. 7201. 8 189. 4 201. 0 154. 0203. 7 188. 7 215. 7 10 159 .6 221.9 193.0 231.1 20 168.1 237.6 195.0 241.9 3.2 热分解分析分别在10和20/min不同升温速率下得到葡萄糖和蔗糖的DTA曲线，以了解葡萄糖与蔗糖的热分解过程。 列出了 DTA 测试的葡萄糖和蔗糖的峰值温度。 当葡萄糖低于150时，为游离水去除阶段，因此这里不考虑。 分别对应于熔融峰和分解峰，并且随着加热速率的增加，熔融峰和分解峰的峰值温度变得更高。

当升温速率由2次/min变为20次/min时，葡萄糖熔化峰的峰温由149.7℃上升至168.1℃，蔗糖熔化峰的峰温由189.4℃上升至195.0℃。 可以看出，蔗糖峰值温度的变化范围比较窄，说明蔗糖比葡萄糖具有更好的热稳定性。 葡萄糖分解峰的峰值温度从201.8变为237.6，而蔗糖分解峰的峰值温度从201.0变为241.9。 葡萄糖的分解峰温度低于蔗糖，表明葡萄糖比蔗糖更容易分解。 3.3 分解过程动力学参数的计算当对不同升温速率的样品进行TG测试时，不同反应类型得到的结果会明显不同。 分别采用该方法和非线性拟合方法计算了葡萄糖和蔗糖热分解过程的动力学参数。 3.3.1[10,11]计算葡萄糖和蔗糖分解过程的动力学参数。 考虑到第二个分解峰的DTA信号不明显，我们选择使用DTG曲线上的峰进行计算。 由微分方程得到：RTAR为分解峰温度，A为指前因子（sβ为升温速率（一般为常数），E为活化能（kJ/mol），R为通用气体常数[8.314J/(molK)]，n为反应级数，画ln(β/T可近似为一条直线，由斜率可得活化能E(kJ/mol)直线，截距 250 300 350 50 60 70 80 90 (/min) 20 10 150 200 250 300 350 60 70 80 90 100 (/min) 20 10 即可得到指数 150 200 为 ln(β/葡萄糖和蔗糖的 T 曲线。

由此得到活化能、指前因子和相关系数，如表2所示。可以看出，葡萄糖和蔗糖的两个分解峰的活化能相差很小，表明分解程度它们的分解难度基本相同。 个分解峰对应的指前因子是葡萄糖大于蔗糖，说明葡萄糖分子的碰撞频率大，分解反应更容易进行； 而第二个分解峰对应的指前因子正好相反，说明蔗糖分解成焦糖后，碳化过程中分子碰撞频率较高。通过计算分解反应速率