菠萝残渣和香蕉茎杆是两种低成本、产量大的典型热带农业废弃生物质资源。为实现菠萝残渣和香蕉茎杆的资源化利用,本课题对两者的热解机理和热解产物生物炭的高值化利用开展了研究。开展了基于生物质关键组分拆解的动力学参数研究。利用热重分析仪对菠萝残渣和香蕉茎杆的热解失重特性进行分析。研究发现,在150～400℃,二者分解速度较快;在650℃附近,菠萝残渣的热解反应基本结束,香蕉茎杆出现了一个明显的热解峰。利用等转化模型和分峰拟合模型确定了菠萝残渣和香蕉茎杆热解过程中的动力学参数。计算得出,随着热解温度的升高,菠萝残渣的热解活化能从159 k J·mol-1升至292 k J·mol-1,香蕉茎杆的热解活化能从178 k J·mol-1升至321 k J·mol-1。这表明在热解过程中反应所需的能量逐渐升高,香蕉茎杆分解所需能量整体高于菠萝残渣。研究了菠萝残渣和香蕉茎杆热解过程中产物的形成规律及机理。利用热重-红外联用技术和热重-气质联用技术分析了热解过程中逸出气体的组成成分。结果表明:菠萝残渣和香蕉茎杆在200～400℃的范围内热解产生的逸出气体主要成分为CO、CO2、CH4和各类有机化合物。在320℃附近,两者的热解逸出气体释放量最高,菠萝残渣热解逸出的有机化合物碳数分布主要为C4和C5,香蕉茎杆主要为C2和C3。此外,利用元素分析仪、扫描电镜、X射线衍射仪、傅里叶红外分析仪和全自动物理吸附分析仪等分析了生物炭的理化特性演变规律。结果表明:香蕉茎杆生物炭的产率高于菠萝残渣,但芳香化程度低于菠萝残渣。随着炭化温度的升高,菠萝残渣和香蕉茎杆的比表面积逐渐提高,在700℃时分别达到329 m~2·g-1和308 m~2·g-1。为提高菠萝残渣和香蕉茎杆热解生物炭的高值化利用水平,将两种生物炭分别与KOH以1:1、1:3和1:5的比例在700℃下进行高温活化,并将所得多孔碳制备为超级电容器的电极材料。结果表明,KOH活化后,菠萝残渣和香蕉茎杆均形成了以微孔为主的分级多孔碳结构,比表面积大幅度提升(＞1000 m~2·g-1)。香蕉茎杆多孔碳在活化比为1:3时性能最佳,比表面积高达2313 m~2·g-1,微孔占比约60.1%,比电容为297F·g-1。菠萝残渣多孔碳在活化比为1:5时性能最佳,比表面积高达2378 m~2·g-1,微孔占比约50.2%,比电容为375 F·g-1。为进一步提高电极材料的电化学性能,将苯胺原位聚合在菠萝残渣多孔碳结构中,使得电极材料以赝电容的形式得以储存更多的能量,制备得到了比电容高达522 F·g-1的菠萝残渣/苯胺复合材料,有效提高了比电容,表明了菠萝残渣热解生物炭在超级电容器应用领域具有较大的潜力。