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热裂解（pyrolysis）又称热解、热裂、高温裂解，指有机物质于惰性气体[1][2]下（inert atmosphere，常为几近无氧状态）的高温分解[3]。此反应涉及了化学成分和物理相态的同时变化，且为不可逆反应。热裂解另一术语为脱挥发分（devolatilization）或去挥发作用，简称“脱挥”。
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热解与干馏及烷烃的裂化反应有相似之处，同属于热分解反应；但由于细部的差异与专门用途的不同，因此有不同的称呼，如干馏、破坏蒸馏，和裂化反应。如果热解的温度再升高，则会发生碳化反应，所有的反应物都会转变为碳。
热解与燃烧和水解等其他工艺不同之处在于它通常不涉及与氧、水或任何其它试剂的反应[4] ，但是在实作上，不一定会在完全无氧的环境下进行热裂解反应，因为任何热解系统中都存在一些空气（含有氧），因此会发生少量的氧化反应。此外，若着火时（如:火灾）氧气供应较少，便会发生类似热解的反应，这也是目前研究热解反应机理和性质的重要原因。
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热解可分为以下几种主要类型：
热裂解工艺被大量使用在化学工业中，热裂解反应可用于合成化工产品，比如二氯乙烷热裂解可生成氯乙烯（VCM）。此外，也可用于将生物质能或废料转化为低害或可以利用的物质，例如用此法来制取合成气、碳烟、木醋液或生质柴油等生质燃料（生物能源）。
热裂解也用于制造纳米颗粒[6]，氧化锆[7]，和氧化物[8]利用超声波喷嘴的超声喷雾热裂解工艺（USP）。
热裂解亦可运用于分析化学，以分析复杂化合物的结构，例如热裂解气相色谱-质谱法和放射性碳定年法。事实上，许多重要的化学物质，例如磷和硫酸，最初是由该方法获得的。
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