氮掺杂木质素基活性炭的制备、表征及其吸附性能研究

以碱木质素(AL)作为原料，KOH为活化剂，壳聚糖(CS)为氮源制备氮掺杂木质素基活性炭(N-LAC),采用SEM、XPS和N₂吸附-脱附等温线等方法对活性炭的结构进行表征，并考察了N-LAC对甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)的吸附性能。研究结果表明：N-LAC主要由微孔构成，掺氮增大了木质素基活性炭(LAC)的表面孔隙，在制备条件为KOH与AL质量比2∶1、CS添加量(以碱木质素质量计)30%、活化温度800℃、活化时间2 h时，N-LAC的比表面积为1 457.79 m²/g,总孔容为0.789 cm³/g,微孔孔容为0.612 cm³/g,平均孔径为2.165 nm。N-LAC中氮元素主要以吡咯型氮(N-5)和吡啶型氮(N-6)形式存在，氮的掺杂会降低活性炭的石墨化程度。N-LAC吸附MO和MB的吸附动力学结果表明：N-LAC吸附MO符合粒内扩散模型，以表面吸附为主；N-LAC吸附MB符合准二级动力学模型。     

木棉基炭气凝胶的制备、表征及其吸附性能研究

以木棉为原料,采用均质-常压干燥-炭化法制备出了中空管状的木棉基炭气凝胶(KFCA)。利用SEM、氮气吸附/脱附、XRD、拉曼光谱、FT-IR、XPS和接触角测试对KFCA的表面形貌、孔隙结构、晶相结构和表面化学组成进行表征,并以常见的有机溶剂及油类为吸附质研究了KFCA的吸附性能。研究结果表明:KFCA具有独特的中空管状结构,且表现出低密度、表面疏水、比表面积大和孔隙发达等优点。800℃炭化温度下制备的KFCA(KFCA-800)的水接触角为134.0°,比表面积为170.22 m²/g,平均孔径为4.022 nm,孔容积为0.22 cm³/g; KFCA-800由C、H、O组成,其中C主要以■和■官能团形式存在。炭化温度对KFCA吸附性能有一定的影响,其中以KFCA-800吸附性能最佳,对泵油、大豆油、二甲基甲酰胺(DMF)、乙醇、丙酮、正己烷、苯和二甲苯的吸附容量分别可达52.3、 34.15、 75.21、 72.26、 54.16、 52.79、 62.06和38.95 g/g。此外,KFCA可以通过简单的干燥和萃取-干燥法再生,K...     

纤维素模板法增强CuO-ZnO光催化CO2还原性能研究

以漂白针叶木浆(SBKP)为载体，负载CuO-ZnO后炭化，制备得到了纤维素纤维先负载后炭化的CuO-ZnO-生物炭(CuO-ZnO-C_L+C)复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、X射线衍射(XRD)、双恒电位仪和真空光催化还原CO₂系统，考察了载体负载、炭化的先后顺序对复合材料中CuO-ZnO负载的影响，结果表明：先炭化后负载的生物炭(C_C+L)与CuO、ZnO只是物理混合作用，其表面没有羟基对催化剂进行吸附固定，极易发生团聚，由此制得的CuO-ZnO-C_C+L复合材料的CuO含量没有CuO-ZnO-C_L+C高，CuO-ZnO-C_L+C复合材料的晶型更完整、光电流强度更高、电阻更小，光催化还原CO₂活性更好。以CO得率为考察指标，探讨了Cu²⁺与Zn²⁺物质的量比值、复合材料炭化温度、纤维素纤维直径对所制备的CuO-ZnO-C_L+C     

生物质衍生Fe-N-C多孔炭材料的制备及其对硝基苯的催化还原性能

以价格低廉的杉木屑为原料,与尿素和FeCl3·6H2 O按照质量比1:1:2混合,在700～1000℃下炭化制备负载铁的氮掺杂多孔炭材料(Fe-N-C).对不同温度下所制备炭材料的元素组成、结构和表面化学等进行分析,并考察其对硝基苯的催化还原性能.研究结果表明:炭化温度对负载铁和掺杂氮物种有显著影响,700℃时制备的多...     

Ag-N-C-P掺杂TiO2改性沙柳活性炭的结构和再生性能

为提高TiO₂负载活性炭（AC）的可见光催化再生速率,采用非金属（N、C、P）-金属（Ag）多元素的协同作用对其进行改性。结果表明：Ti以Ti⁴⁺形式存在,Ag以银单质形式修饰TiO₂,N在TiO₂晶格中形成间隙氮,P在TiO₂晶格形成了Ti-O-P键。Ag掺杂对抑制TiO₂电子-空穴复合的效果低于N,但由于N元素在制备过程中,容易以气体形式逃逸,样品中保留较少,因此N掺杂改性再生效果较Ag差。虽然Ag和N掺杂使样品孔隙减少,但样品的含氧官能团含量增加,改性后样品的吸附性能得到了增强,且多元素掺杂对抑制电子-空穴复合效果最佳,因此Ag-N-C-P掺杂TiO₂改性AC表现出最优的再生速率和性能,从而实现了TiO₂改性AC的高效再生。     

NiCo2S4/木材液化物碳气凝胶复合材料的制备及电化学性能

以木材液化物为前驱体原料,经凝胶、碳化、活化法制备的碳气凝胶(CA)为基材,通过两步水热法在其骨架表面原位负载NiCo₂S₄得到NiCo₂S₄/木材液化物碳气凝胶(NiCo₂S₄-CA)复合电极材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附-脱附实验、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等手段来表征NiCo₂S₄-CA材料的物相结构和表面形貌,通过循环伏安法、恒电流充放电及电化学交流阻抗等测试方法研究其电化学性能,探究其电荷储存机理。结果表明：NiCo₂S₄纳米颗粒锚定在具有珊瑚网络结构的CA骨架表面,形成丰富的多级孔隙结构。CA的引入有利于NiCo₂S₄的良好分散,缓解其团聚问题,且不会改变NiCo₂S₄的晶体结构。NiCo₂     

丛枝菌根真菌和不同形态氮对杉木幼苗根际土壤氮磷养分含量及其相关酶化学计量比的影响

[目的]探究丛枝菌根真菌(AMF)和不同形态氮(NH₄⁺-N、NO₃^--N)对杉木根际土壤氮(N)与磷(P)养分含量、相关酶活性及其化学计量比的影响,为杉木人工林的可持续经营管理提供理论依据与数据支持。[方法]本研究以1年生杉木幼苗为研究对象,采用盆栽实验,研究杉木幼苗在接种摩西球囊霉(G.mosseae,Gm)和添加不同形态N(NH₄⁺-N、NO₃^--N)后根际土壤N、P养分含量及其相关酶活性与化学计量比的变化。[结果](1)AMF接种提高了土壤有效P含量,降低了土壤中硝态氮、铵态氮、可溶性有机氮以及全P含量,与NH₄⁺-N处理相比,NO₃^--N处理下AMF对土壤N、P养分的调节作用更显著(p<0.05);(2) AMF和不同形态N添加提高了土壤中酸性磷酸酶(AP)、脲酶(URE)、N-乙酰-β-D葡萄糖苷酶(NAG)...     

盐胁迫下施氮对木麻黄幼苗生长生理的影响

本试验以木麻黄幼苗为试验材料,采用水培法以NH₄NO₃作为氮肥,分析了盐胁迫下不同浓度施氮处理木麻黄幼苗生长生理指标的变化。结果表明：与无盐害正常生长的对照处理相比,在2～10 g·L^-1 NaCl处理下幼苗遭受了不同程度盐害,盐害率为4.3%～100%,耐盐阈值6 g·L^-1。在6 g·L^-1 NaCl处理下,添加0.25～1 g·L¹ NH₄NO₃显著降低了幼苗盐害率,其中以0.75 g·L¹ NH₄NO₃处理下盐害率最低,较未施氮处理降低了52.3%。NH₄NO₃明显降低了叶片中Na⁺浓度,而Cl^-浓度变化趋势不明显,同时叶片净光合速率(Pn)、水分利用效率(WUE)、胞间二氧化碳浓度(Ci)增大,蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)减小,相对电导率和丙二醛...     

Co掺杂纳米二氧化钛抗菌陶瓷制备及抗菌效应研究

为制备钴掺杂TiO₂(Co-TiO₂)抗菌陶瓷并研究其抗菌性能,通过自制超声喷雾装置将Co-TiO₂纳米溶胶喷涂到陶瓷片表面,并对所制备的抗菌陶瓷进行性能表征和抗菌实验检测。采用XRD、SEM等分析方法对陶瓷所制成膜的物相组成、表面形貌进行了表征,考察了镀膜高度、焙烧温度等因素对抗菌陶瓷抗菌性能的影响,以确定最优制备条件。结果表明:当镀膜高度为8 cm,焙烧温度为600℃时制备的Co-TiO₂抗菌陶瓷的成膜平滑均匀,裂纹较少,与陶瓷基底结合紧密,抗菌率达到了93.5%。     

碱/尿素溶解体系制备氮掺杂活性炭及其电化学性能研究

以杉木屑为原料,三聚氰胺固体废弃物(OAT)为氮源,基于碱/尿素体系溶解纤维素,通过一步热解制备氮掺杂活性炭,并考察活化温度和OAT加入量对活性炭的吸附性能和电化学性能的影响。通过X射线光电子能谱(XPS)和比表面积分析仪分析材料的表面结构和孔结构;采用循环伏安(CV)、恒流充放电(GCD)和交流阻抗(EIS)等测试手段表征其电化学性能。研究结果表明:随着OAT质量分数的增加,活性炭样品得率和吸附性能先增加后减小;OAT的添加有利于提高氮掺杂活性炭的得率、氮含量、吸附性能和电化学性能;炭材料的比表面积及其孔隙结构促进活性炭样品电化学性能的提升。当活化温度900℃,OAT质量分数为15%下,制备的氮掺杂活性炭的得率为34.2%,碘吸附值为1 116 mg/g,亚甲基蓝吸附值为165 mg/g,比表面积为1 324 m²/g,含氮量3.5%。在6 mol/L KOH电解液中,当电流密度1 A/g时,比电容可达193 F/g。     

杨木灰的熔融特性及其影响因素分析

通过马弗炉灼烧实验考察了成灰温度对杨木灰表观形貌的影响,采用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析等方法对比分析了不同成灰温度(600、 800、 1 000℃)下制得的杨木灰的理化特性;采用灰熔点测试仪测试了杨木灰的熔融特征温度,揭示了杨木灰熔融特征温度与成灰温度和停留时间的关系。将成灰温度800℃、停留时间2 h的杨木灰处理至变形温度(DT)状态,分析熔融过程中杨木灰的理化特性,进一步研究杨木灰的熔融性能。结果表明：在停留时间为2 h的条件下,成灰温度为600℃时,杨木灰的主要矿物晶相为K₂SO₄、KCl、SiO₂、K₂Ca₂(SO₄)₃、Na₂Si₂O₅等;成灰温度为800℃时,杨木灰的主要矿物晶相为MgSiO₃、Na₂Si₂O₅、Na₆Mg(SO₄     

多孔炭材料吸附CO2研究进展

由CO₂等温室气体排放带来的全球变暖问题是目前最严峻的环境问题之一。因此,利用多孔炭材料作为其高效吸附材料的研究得到了广泛的关注。系统综述了近年来用于CO₂吸附的5种多孔炭材料,即煤/石油焦基活性炭、生物质多孔炭、炭气凝胶、金属有机骨架衍生物和碳纳米材料,以及多孔炭材料主要的4种制备方法(高温炭化与活化法、水热炭化法、溶胶-凝胶法和模板法),并重点讨论其结构与CO₂吸附性能的关系;随后对多孔炭材料的孔结构和表面化学性质吸附CO₂的机理进行总结。最后,提出多孔炭材料吸附CO₂发展过程中尚待解决的问题,并对其未来的发展方向进行了展望。     

酸胁迫下氮配比对杉木生长和砂培基质氮素的影响

为明确土壤酸化对杉木吸收铵态氮(NH₄⁺-N)和硝态氮(NO₃^--N)偏好的影响,以盆栽砂培杉木苗为研究对象,在3个p H值梯度上[P1(p H值4.5)、P2(p H值5.5)、P3(p H值6.8,对照)]分别设置3个氮形态配比■为氮源进行盆栽试验,测定苗木生长指标和砂培基质的NH₄⁺-N和NO₃^--N含量。结果表明:在P3N3处理下,杉木苗高、地径增量和生物量均高于其他处理,分别高出14.1%～81.6%、12.7%～132.2%、26.1%～92.5%,在P1N2处理下杉木苗生长量最低。3个氮形态配比处理下,砂培基质的NH₄⁺-N含量高低为P1>P2>P3,NO₃^--N含量高低为P2>P1>P3或P1>P2>P3。在N2条件下,不同p H值处理的砂培基质NH₄<...     

模拟氮沉降对山区水库消落带湿地土壤细菌群落结构的影响

为了解氮沉降背景下水库消落带湿地土壤微生物群落结构对氮沉降浓度差异的响应，以浙江长潭水库消落带落羽杉Taxodium distichum种植区的湿地土壤为研究对象，设置了3个氮水平即低氮(NH₄NO₃ 30 kg·hm^-2·a^-1)、高氮(NH₄NO₃ 60 kg·hm^-2·a^-1)和对照(不施氮肥)的模拟氮沉降实验，采用高通量测序技术，分析水库消落带湿地土壤细菌群落对氮沉降浓度差异的响应。结果表明：在氮沉降增加条件下，水库消落带湿地土壤细菌的Shannon指数和Chao1指数在低氮条件下都是呈增加趋势，比对照分别增加了5.54%和13.29%，而在高氮条件下，其值呈降低趋势，分别比对照降低了4.41%和6.64%。氮沉降增加明显改变了消落带湿地土壤细菌群落结构，在门水平上，土壤酸杆菌门Acidobacteria相对丰度随着氮沉降的增加呈一直增加的趋势，土壤放线菌门Actinobacteria的相对丰度随着氮沉降...     

表面掺氮活性炭的制备及其甲醛吸附性能研究

以苯胺(An)为氮源,在活性炭表面原位聚合、炭化制备掺氮活性炭,考察了苯胺添加量对活性炭的孔隙结构变化、表面含氮基团及甲醛平衡吸附量的影响。结果表明,活性炭与苯胺质量比10∶2条件下制备的掺氮活性炭(AC2),其氮元素质量分数2.05%,总孔容和中孔容有所下降,而微孔率略有增加,这一变化有利于气相分子吸附。AC2的甲醛平衡吸附量379 mg/g,是市售气体净化用活性炭、竹炭的3~6倍,平衡吸附时间为6 h。通过活性炭表面掺氮,增大孔隙周围电子云密度,增强对甲醛中羰基碳正离子的吸引力。由此提供了一条由商品活性炭改性制备甲醛去除用活性炭的有效途径。     

基于模型化合物的生物质半焦催化性能研究

为了深入理解生物质热解过程中生物质半焦对挥发分原位催化的作用机理,采用多种官能团化的还原氧化石墨烯(RGO)包括含—OH的RGO-OH、含—COOH的RGO-COOH和含—NH₂的RGO-NH₂,以及未官能团化的RGO模拟富含活性官能团的生物质半焦,通过热裂解-气相色谱质谱联用仪(Py-GC/MS)探究400℃下不同表面活性官能团对木质素中典型α-O-4化合物苄基苯基醚(BPE)的催化效果。研究结果表明:—OH和—COOH活性官能团能显著提高BPE的热分解程度,BPE转化率由0.1%(无催化剂)提高至38%(—COOH)和54%(—OH);而—NH₂只提供了12%的BPE转化率,甚至弱于无官能团RGO的催化活性(25.63%),表明—NH₂起抑制作用。BPE分解主要是以sp³ C_α—O断裂为主,其产物以苯酚和2-苄基苯酚为主;表面含氧官能团(—OH和—COOH)也促进了二聚反应的进行,形成了2-苄基苯酚和4-苄基苯酚。此外,表面官能团还能促进sp^...     

落叶松基复合材料SiO2@C的制备及其对染料的吸附行为研究

以落叶松木屑为原料,SiO2为孔结构调控剂,采用一步原位掺杂法制备了落叶松基SiO2@C复合材料,探讨了炭化温度、模板剂SiO 2对复合材料孔结构及吸附性能的影响。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、氮气的吸附/脱附、拉曼光谱、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)仪和X射线光电子能谱(XPS)对复合材料进行表征,并以乙基紫染料为模型物研究了复合材料的吸附行为。研究表明:随着炭化温度由700℃升高至900℃,SiO2@C复合材料的形貌由交联的球形形貌转变为网状结构,孔隙结构由整体无序向局部有序转变,比表面积由538 m^2/g提高到780 m^2/g;经900℃炭化制备的复合材料SiO2@C-900具有较高的比表面积和有序的孔隙结构,对乙基紫染料的吸附值高达378 mg/g,在温度55℃,pH值7的最佳吸附条件下,对乙基紫染料的脱除率达99%;重复利用5次后,脱除率仍在97%以上,说明复合材料稳定性良好。SiO2@C复合材料对染料的吸附符合Langmuir吸附等温模型,吸附动力学符合准二级动力学,即主要是化学吸附。     

磷酸法活性炭的三聚氰胺表面改性及其电化学性能研究

为了考察磷酸法活性炭作为双电层电容器电极材料的可行性,通过浸渍三聚氰胺后在500、700、900℃下热处理的方法对活性炭进行了表面改性,分别得到改性活性炭AC-N-500、AC-N-700、AC-N-900,考察不同热处理温度对活性炭表面氮元素结合状态的影响,及其对磷酸法活性炭作为双电层电容器电极材料的电化学性能的影响。采用氮气吸附、元素分析、X射线光电子能谱及电化学测试等方法分析表征活性炭的孔隙结构、元素组成、表面官能团存在形式以及电化学性能。结果表明:随着热处理温度的升高,改性活性炭氮元素含量逐渐下降,由AC-N-500的8.49%下降为AC-N-900的4.16%;三聚氰胺改性活性炭比表面积和总孔容明显降低。改性活性炭中氮元素主要以N-6(吡啶型)、N-5(吡咯型)、N-Q(季氮型)、N-X(氮氧型)4种形式存在;随着热处理温度的升高,N-6和N-5型官能团的比例略微减少并部分转变为N-Q。改性活性炭AC-N-700可制备出比电容达203 F/g(扫描电压1 m V/s)的活性炭电极材料,减小电极与电解液间的阻力有利于离子的渗入和电荷的传导,表明磷酸法活性炭具有作为双电层电容器电极材料的潜力。     

供磷水平对不同种源米老排苗木生长生理的影响

本试验以广东怀集、阳春、信宜、封开4个不同种源米老排幼苗为试验材料,采用水培法,以KH₂PO₄作为Hoagland营养液磷源,研究分析了供磷水平对不同种源米老排苗木生长生理的影响。结果表明：在0.1～1 mmol·L^-1KH₂PO₄处理下,供磷水平越低,苗木生长生理受到的低磷胁迫伤害越显著。其中,以0.1 mmol·L^-1KH₂PO₄处理下苗木高径增量、主根长、侧根数、新叶发生率最小,根冠比最大,叶片叶绿体、可溶性糖、淀粉含量及净光合速率、水分利用效率、胞间二氧化碳浓度最低,蒸腾速率、气孔导度最高。种源不同,对供磷水平的响应也不同。在1 mmol·L^-1KH₂PO₄处理下,以封开种源生长生理表现最佳,而在0.1 mmol·L^-1KH₂PO₄处理下,以阳春种源生长生理表现最好。以苗高增...     

基于I2/KI质量比的活性炭碘吸附值测试方法对比研究 ZHANG Li

选择了水蒸气活化椰壳活性炭(AC-11、AC-12、AC-13),磷酸活化粉末状活性炭(AC-21、AC-22),以及KOH活化石油焦高比表面积活性炭(AC-31、AC-32)7种以常见方法制备的,比表面积在800～3 500 m²/g范围的活性炭,研究了2种I₂/KI质量比对活性炭碘吸附值测定结果的影响,并分析了活性炭比表面积和孔隙结构对碘吸附值的影响。研究结果显示：活性炭的比表面积越大、中孔越发达、中孔分布越宽,I₂/KI质量比对活性炭碘吸附值的影响就越大,m(I₂)∶m(KI)为1∶1.5下测试样品AC-31的碘吸附值与其在m(I₂)∶m(KI)为1∶2条件下的差值能达到140 mg/g;对于碘吸附值在800 mg/g左右的微孔型活性炭AC-13,2种比例测试得到的差值几乎可以忽略不计,也就是说旧版和新版的木质和煤质活性炭标准得到的活性炭碘吸附值差别很小。在活性炭碘吸附值测试条件下,吸附碘有效孔隙主要集中在0.8～1.5 nm之间。对于椰壳活性炭等微孔型活性炭,其比表面积...