木材→木炭→活性炭的结构演变过程
木材主要成分纤维素、半纤维素和木素在热解过程互相之间没有交互作用，分别研究各主要成分的热分解炭化过程的结构演变，就可知木材的炭化过程如何从木材结构演变为木炭结构的。
根据对不同热解温度木材纤维素炭化物的x射线衍射和红外光谱分析，提出如下纤维素在炭化过程中的结构演变模型：
（1）150℃前是脱水。
（2）150-240℃，进一步脱水，生成酮醇互变的中间产物。
（3）240-400℃，断链，一部分生成左旋聚糖（焦油中间物），一部分生成炭化中间产物（终生成木炭），部分脱水，分解生成CO、CO2和其他产物，经（4）生成木炭。
（4）400-700℃，脱H2、芳化，由（3）经四碳中间物演变成木炭结构。
半纤维素是木材主要成分中不稳定部分，代表半纤维素的木聚糖的热解反应和纤维素的相类似。
仔细研究了纤维素、木素及木材的热解过程，认为纤维素（半纤维素亦同）经过脱水，生成酮醇型互变的残糖基变异构造：
进一步氧化分解后形成芳香族构造：
木素在热解过程中由木素的构造经缩合而变成多环芳香族构造。
据日本资料乌炭的比表面积达375-429m2/g，白炭213-254m2/g。不同炭化温度的微晶大小见表2-7。有的把600℃以前热处理的炭叫炭前驱体，并认为：由于原料和处理温度的不同如图2-8所示又有易石墨化炭前驱体和难石墨化炭前驱体之分。
| 炭化温度（℃） | 层间距离（0.02）（10-1nm） | 微晶大小（10-1nm） | |
| c轴方向 | d轴方向 | ||
| 400 | 3.72 | 7.8 | / |
| 500 | 3.72 | 7.6 | / |
| 600 | 3.72 | 8.1 | 14.4 |
| 700 | 3.67 | 7.9 | 23.8 |
| 800 | 3.67 | 8.3 | 26.5 |
| 900 | 3.60 | 8.0 | 26.7 |
| 1000 | 3.63 | 8.7 | 32.3 |
| 1100 | 3.60 | 8.3 | 30.7 |
活性炭的结构取决于原料及热处理的条件，原料炭化过程已获得结构的雏形，而在活化过程进一步完善定形。
据原苏联资料，落叶松炭活化过程结构演变见表2-8。随炭化温度升高，固定碳含量增加，芳化度和缩合度增加，而比电阻率却大大地降低，相当于有机半导体。木炭用气体法活化，随烧失率增加，先脂肪族、后芳香族碳格子烧失，而且沿微晶高度方向比直径方向烧失的快，结果微晶平均统计厚度增加。从雏晶到活性炭微晶的完善过程，微孔、中孔逐渐增多，吸附能力增加。
| 炭活化（C） | 固定碳（%） | 比电阻率（Ω·M） | 芳化度 | 缩合度 | 微晶大小（10-1nm） | 吸附力 | |||||||
| 径 | 高 | 层距 | 碘（%） | 亚甲基蓝mg/g | 糖密（%） | ||||||||
| 炭化 |
400 500 600 700 800 900 |
71.45 82.7 90.5 92.3 92.15 93.2 |
9.87×107 1.83×106 4.42 1.18×10-2 3.82×10-3 2.40×10-3 |
0.761 0.859 0.923 0.926 0.931 0.929 |
0.211 0.245 0.288 0.323 0.377 0.434 |
17.88 21.89 22.73 26.14 28.69 30.71 |
9.32 10.41 10.69 10.99 11.30 11.81 |
3.97 3.95 3.93 3.88 3.83 3.79 |
2.54 5.10 7.60 3.80 5.10 3.80 |
2.0 2.5 3.75 4.25 4.75 6.75 |
4.50 5.17 6.02 9.54 9.78 15.3 |
||
| 活化 | 烧失率% |
9.6 15.4 21.0 49.3 |
C% |
97.3 96.7 96.1 95.6 |
6.46×10-3 8.65×10-3 9.70×10-3 1.98×10-2 |
29.67 33.65 41.68 43.73 |
11.31 11.97 11.96 11.46 |
3.93 3.93 3.93 3.93 |
37.0 51.2 70.8 95.7 |
15 45 75 225 |
18 26 30 97 |
||
