生物质基光学材料研究进展

近年来由于不可再生资源的日益枯竭,以及全球能源危机等问题,生物质资源的研究和利用受到人们的广泛关注。以往材料的制备与合成往往以石油及其衍生物为原料,过程繁琐、成本高昂、原料不可再生,且对生态环境造成了不可逆转的破坏,而生物质基材料因绿色、可再生、环境友好等,其设计与构筑已成为基础科技研究的前沿与热点。在过去的研究中,国内外学者以相关生物质为基础构筑“基石”,利用其本征结构及特性原位合成或与异质单元复合,构筑了大量的功能光学材料。功能光学材料的应用领域包括但不限于催化、光动能转换、生物成像、光电器件、海水淡化、信息防伪等。笔者对生物质基光学功能性材料方面的代表性成果进行梳理与总结,主要包括林木芳香生物质荧光材料、多糖生物质荧光材料、林木生物质光热材料、纳米纤维素光子晶体材料、生物质基光热材料,以及以上材料在食品检测、生物成像、加密打印、发光器件、光 热 动能转换领域中的应用,并且对该领域内存在的问题及未来发展方向作了展望。     

木质活性炭的光催化再生

根据活性炭吸附机理，利用光催化氧化技术，研究了在主波长253．7nm紫外光辐射下，以锐钛型TiO2及在其表面沉积贵金属Ag的Ag-TiO2为光催化剂，以亚甲基蓝为模型化合物，进行吸附饱和椰壳活性炭的光催化再生。系统研究了再生温度、催化剂活性、再生时间、活性炭粒度、再生次数、pH值对再生效果的影响。结果表明在较高再生温度50℃、较长再生时间72h条件下，再生率达到81％，可以实现木质椰壳活性炭的缓慢光催化再生。     

甲醛吸附用载铜活性炭孔结构和表面化学性质研究

采用CuC l2溶液对椰壳活性炭进行改性,制备高容量甲醛吸附活性炭。以扫描电镜(SEM)观测改性前后活性炭的表面形貌;用低温液氮吸附(N2/77K)来表征铜盐浓度的改变对活性炭孔隙结构的影响;用X射线光电子能谱(XPS)分析活性炭表面元素组成及存在形式;用X射线衍射(XRD)研究载铜活性炭的晶形结构;以常温动态吸附评价活性炭对甲醛的吸附性能。研究结果表明:改性活性炭中铜以Cu、CuC l及CuC l23种形式存在,改性活性炭微孔数量减少,介孔比例提高;同时,随铜盐浓度增加,活性炭的比表面积和孔容减少,平均孔径变大;改性后活性炭表面含氧官能团数量增加。当CuC l2浓度为0.5 mol/L时,制备的改性活性炭对甲醛的吸附容量(4.28 mg/g)是原料活性炭(1.38 mg/g)的3.1倍,甲醛在改性活性炭上的吸附行为符合Freundlich吸附模型。     

CMC粘接法制备柱状成型活性炭

以羧甲基纤维素钠(CMC)为粘接剂制备了柱状成型活性炭,研究了炭化温度、CMC添加量对产物吸附性能、孔结构及强度的影响。结果表明,随着炭化温度的升高,柱状成型活性炭的比表面积、亚甲基蓝吸附值和碘吸附值均呈现下降趋势;随着CMC添加量的增加,柱状成型活性炭的比表面积、总孔容、微孔容、平均孔径及亚甲基蓝吸附值、碘吸附值及对甲苯的吸附能力均逐渐降低,其强度逐渐增大。CMC粘接法制备柱状成型活性炭的最佳工艺为炭化温度200℃,CMC添加量10%,产物比表面积可达844.9 m2/g,亚甲基蓝吸附值和碘吸附值分别为189.2及968.2 mg/g,强度可达99.83%,甲苯的吸附率达65.5%。     

Research on Magnetic Activated Carbon by XPS

DIntroduction'Asonekindofimportantedbent,activatedcarbo11wasusedinlnoreandl11orefieIds.MagneticactivatedcarbonisbecoIninganinterestil1gsubjectfOrsoIvi11gseparationofactivatedcarbo11i11thisfieId.Mag11eticactivatedcarbol1wl1ichusemagneticreagentandacti-vatedcarbonasrawmateriaIl1asmal1yadva11tagesl'Isuchasgiantspecificsurface'weII-distributiOI1al1d firmly-combined1nagl1e1ism.ButtI1eadsorptivemechanismoftl1emagneticreage11tol1activatedcarbonisstiIIunknown.X-rayphotoelectronpectroscopy(X…     

木质原料性质对KOH活化法制备活性炭的影响

以北方落叶松、杨木、桦木、浸提落叶松锯屑和麦秸为原料,采用KOH化学活化,在相同条件下制备高比表面积活性炭,研究原料性质对活性炭的得率、灰分质量分数、比表面积及碘值的影响.以麦秸为原料制得活性炭比表面积最高,为3 753.39 m2/g;以浸提落叶松为原料制得活性炭得率最高,为22.82%;以落叶松为原料制得活性炭灰分质量分数最高,为10.7%.结果表明:m(KOH)∶ m(原料)=4∶ 1,750 ℃活化1 h,木质素质量分数是活性炭比表面积的主要影响因素.木质素质量分数越高,所制得的活性炭比表面积越小,且碘值相应减小.对针、阔叶材来说,木质素质量分数越大,活性炭的得率越大,且原料灰分对得率的影响没有木质素大.     

光催化剂TiO2改性的研究进展

较低的光量子效率是限制TiO2光催化技术实用化的主要原因，改性是提高TiO2光量子效率的重要手段。文中综述了近年来TiO2改性几种主要方法如贵金属沉积、复合半导体、离子掺杂、光敏化、表面还原处理、表面螯合及衍生方面研究所取得的进展，对改性机理进行了分析，并评价了各种方法改性的效果。     

载铜活性炭的制备及其气相苯吸附性能的研究

在椰壳活性炭表面浸渍CuCl₂,经二次炭化、活化工艺制得改性活性炭,当CuCl₂质量分数为0.3%、 0.4%、 0.5%和0.7%时,制得的改性活性炭分别标记为AC₃、AC₄、AC₅和AC₇。通过扫描电镜（SEM）、N₂吸附-脱附、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）对改性活性炭进行表征,在常温动态吸附装置中考察改性活性炭对气相苯的吸附-脱附性能。研究结果表明：改性后活性炭表面酸性含氧官能团减少,且铜在活性炭表面及孔隙内部主要以CuO和Cu₂O形式存在,随着浸渍CuCl₂质量分数的增加活性炭比表面积降低、孔容积减小,但微孔比表面积和比例提高,其中AC₅的微孔比表面积为733.20 m²/g,微孔比例达到72.99%。改性活性炭AC₅对气相苯吸附性能最佳,对5 mg/L苯的平衡吸附量为356.40 mg/g,平衡吸...     

木质生物能源利用技术研究

由于非再生能源资源量有限，生物质能的开发和利用就具有越来越重要的意义。简要介绍了世界各国木质生物能源的研究现状及化学转技术和方法。