有序介孔炭的制备、改性及其应用研究进展

介绍了硬模板和软模板法制备有序介孔炭的过程和结构性质,综述了有序介孔炭杂原子掺杂改性,表面氧化改性和金属负载改性等方面的研究进展,总结了有序介孔炭在催化领域、吸附领域及电化学领域的应用研究和发展趋势。     

农作物基生物炭在污水处理中的应用进展

生物炭因具有良好的表面特性和孔隙结构等特性而被广泛应用于水处理领域。我国是农业大国，农作物资源丰富，农作物基生物炭逐渐成为研究热点。本文综述农作物基生物炭的制备、生物炭性质、表面改性及其在污水处理中的应用，并对其进行了总结和展望。     

氮掺杂生物炭材料的制备及其在环境中的应用

由生物质转化得到的生物炭材料因其成本低且环境友好被广泛用于环境领域,且对我国实现碳达峰与碳中和有积极的促进作用。非金属氮掺杂生物炭由于氮元素的引入,呈现表面碱度以及多吸附位点的特性,提高了其对污染物的去除性能,然而对氮掺杂生物炭材料的绿色可控合成及掺杂机理的关注不够。本文综述了近几年来国内外氮掺杂生物炭材料的制备及其在环境中的研究应用,梳理了氮掺杂生物炭材料中含氮官能团的类型和不同制备方法,含氮官能团包括吡啶N、吡咯N和石墨N等,其含量和类型受氮源、热解温度和时间的影响,阐明了其中的氮掺杂机理由氮源分解的中间产物、生物炭表面官能团和掺杂过程中的活化剂等因素决定。最后,对氮掺杂生物炭在环境方面的应用及作用机理进行探讨,并在此基础上提出未来研究高效氮掺杂生物炭的重点和研究方向,以期为氮掺杂生物炭在环境中的实际应用提供参考。     

胶原基衍生炭在水处理领域的研究进展

胶原基衍生炭具有原料来源广泛、成本低廉、孔结构可调、导电性能优异、缺陷密度高和多原子掺杂等优点，在水处理领域展现出巨大的发展潜力。本文回顾了胶原基衍生炭在国内外的研究现状；对目前常用的前体材料，包括虾壳、鱼鳞、蟹壳、牡蛎壳、动物骨骼和动物皮等进行归纳总结；并就不同的活化与改性工艺，包括碳酸钙或羟基磷灰石自活化法、羟基磷灰石（或碳酸钙）和KOH协同活化法、钾化合物辅助法等，对调控孔隙结构和表面官能团等方面的影响进行了分析比较；重点探讨了其在吸附与催化氧化等水处理领域中的应用。最后，针对水处理过程中存在的问题，提出了相应的对策措施并展望了发展趋势，以期为胶原基衍生炭在实际废水处理中的应用提供理论依据。     

生物炭吸附重金属离子的研究进展

生物炭在过去的十几年里受到了广泛关注,由于其低成本、环境友好、可再生等优点,在环境管理方面具有良好的应用前景。本文介绍了生物炭的概念、应用和性质,重点综述了生物炭吸附重金属离子的研究进展,并探讨了目前面临的挑战和应用前景。生物炭是在缺氧或无氧条件下热化学转化生物质得到多孔富碳材料,主要用于土壤改良,可以提高作物产量、实现碳封存以及减少温室气体排放,并且在催化、能源和水处理等方面具有潜在的应用。生物炭制备方法包括热解、气化、水热炭化等,生物炭的性质受生物质原料、制备工艺和技术参数影响。重点介绍了生物炭吸附重金属离子的相关研究,包括生物炭吸附重金属离子的影响因素、吸附机理和改性生物炭的制备。通过吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学和表征技术可以揭示表面络合、静电引力、表面沉淀和离子交换等吸附机理。生物炭吸附重金属离子的最新研究主要致力于通过改性提高生物炭的吸附性能,改性方法主要包括物理化学活化以及复合金属氧化物或化合物、功能有机物、纳米粒子等。生物炭吸附重金属离子面临一些问题和挑战,距离实际废水处理应用还有一定差距。     

生物炭基材料在抗生素废水处理中的研究进展

生物炭是一种由生物质原料热解而成的稳定多孔碳材料。目前，生物炭及其碳基材料作为功能材料因其在一定程度上不仅实现了废弃物的合理资源化利用，而且兼具经济与环境效益而倍受研究者关注。本文综述了生物炭的生物质原料种类、生物炭在不同成分下（纤维素、半纤维素、木质素）的形成机制及表面特性；重点介绍了生物炭的改性技术，主要包括物理化学处理、杂原子掺杂、金属元素掺杂、多种元素共掺杂以及制备工艺的改良等，生物炭改性的目的是为了增加其比表面积、反应活性位点和官能团，改良孔隙结构和无机成分，从而提高它在修复环境污染的性能；然后综述了生物炭作为优良吸附剂或催化剂在用于抗生素废水的具体应用及其去除机理。最后指出生物炭虽被证明了具备去除水中各类抗生素的潜力，但在材料本身的优化以及工程抗生素废水应用中仍有一些需要填补的知识空白。     

改性玉米芯生物炭吸附水体污染物的研究进展

生物炭是一类以生物质为原料在高度缺氧的条件下经过高温处理得到的炭材料。生物炭内部具有丰富孔洞,比表面积大,且表面化学结构丰富具有良好的吸附性能。玉米芯作为一种常见的农业废弃物,也是制备生物炭的原料之一。本文综述了以玉米芯制备生物炭,及其改性工艺的研究进展,旨在为玉米芯生物炭在应用研究提供参考。     

炭材料表面改性及应用研究进展

炭材料是一种应用广泛的吸附剂和催化剂载体,其表面化学性质对炭材料性能影响重大。为了提高其吸附、催化等性能,需要对炭材料表面官能团进行调控。介绍了炭材料表面改性方法(氧化法、还原法),对工业、环境领域的应用进展进行了评述,并提出了炭材料改性技术的研究发展方向。     

松木层孔菌生物炭的制备及其对甲基橙的吸附性能

以松木层孔菌菌渣为原料制备生物炭,并将其应用于甲基橙水溶液的吸附.研究了生物炭用量、吸附温度、吸附时间和超声功率对松木层孔菌生物炭吸附性能的影响,并通过热重分析、比表面积及孔径分析和傅里叶红外光谱分析揭示了松木层孔菌生物炭吸附性能与其结构的关系.结果表明:在超声辅助作用下,生物炭用量对松木层孔菌生物炭吸附甲基橙效果的影响最大;氯化锌改性松木层孔菌生物炭吸附能力比未改性的要好,其主要原因是改性松木层孔菌生物炭因其多孔结构具有更大的比表面积,而且表面官能团种类和数量更加丰富.     

生物炭的制备、改性及其在环境修复中应用的研究进展

介绍了生物炭的制备、改性及表征,尤其是在环境修复中的应用。阐述了生物炭常用的制备方法包括热解法、气化法和水热碳化法,指出生物炭的制备原料和条件决定了生物炭的吸附性能。为了提高生物炭的吸附性能,常通过酸、碱、氧化剂、金属氧化物、有机化合物、紫外辐射、等离子体、复合材料、蒸汽及气体吹扫等方式对其进行改性处理,而改性方法的选择主要取决于应用的环境领域。虽然生物炭已在土壤修复及改良、固碳、有机固废堆肥、废水净化及大气污染治理等领域取得了良好的效果,但是生物炭的固碳效果还需要在不同土壤条件进一步验证,生物炭提高土壤质量的原因还需要进一步研究,生物炭去除土壤中有机污染物的作用机理也有待进一步探明。此外,利用生物炭进行环境修复时,应注意生物炭的稳定性问题,以免造成二次污染。综上所述,生物炭在环境修复中具有广阔的应用前景,但也存在一些问题和挑战需要解决。     

改性生物炭对废水中重金属的吸附

简述了生物炭的制备条件,讨论了生物炭的主要改性方法(化学法、添加改性剂法及改变外界条件),分析了各改性方法的主要优点,总结了改性生物炭对废水中重金属的吸附效果。实验结果表明,改性生物炭对废水中重金属吸附效果较好,重金属的最大去除率可达99.81%。另外,探讨了改性生物炭的吸附机理、影响因素和吸附等温式,并提出了未来生物炭吸附废水中重金属需要研究的方向以及改性生物炭的应用前景。     

乙酸锌改性稻壳生物炭电容及电吸附Cu2+性能

以稻壳为原料制备生物炭,利用不同浓度的乙酸锌对稻壳炭改性,制得产物分别命名为RHC和MRHC。通过SEM、BET、XRD对制备的生物炭理化特性进行表征。分析表明,改性炭孔隙结构丰富,比表面积较大,且锌以氧化物颗粒状存在于生物炭表面。将改性前后的稻壳生物炭制成电极,测试其电化学性能。结果表明,与未改性生物炭相比,改性后的炭电极比电容大大提高,电阻显著减小,循环性能和倍率性能均有提升。MRHC-0.3（乙酸锌浓度为0.3 mol/L时的改性生物炭）比表面积为495 m2/g,孔容为0.214 cm3/g,该电极在2 A/g下充放电2000次后,其电容保持率为92.16%。将MRHC-0.3电极用于电吸附Cu2+实验,发现在0.9 V,pH为5时吸附效果最好,吸附量为9.57 mg/g。在0.9 V,pH为5,Cu2+初始质量浓度为50 mg/L时,去除率可达63.82%。     

含氮试剂对活性炭掺杂改性研究

多孔炭材料经过含氮试剂的掺杂改性后,宏观及微观性能都发生显著变化,在具有高比表面积、优良的耐热、耐酸碱的同时,还具有独特的电子传导性和催化性能,使其具有更广阔的应用前景。通过含氮试剂对活性炭改性制备考察,运用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、元素分析、BET氮吸附法对活性炭改性前后氮含量、表面官能团和孔结构变化进行表征分析,研究结果显示三聚氰胺、二氰二胺改性效果优异其他改性试剂。     

木质纤维素类生物质水热炭化机理及水热炭应用进展

通过水热炭化方法 （HTC）制备纤维类生物质炭材料，是当前废弃生物质高值化处理的一种方式。生物质具有种类繁多、结构复杂的特点，在不同的水热条件下涉及水解、降解、聚合等复杂反应。制备的水热炭性质如形貌、孔结构、表面官能团分布等受原料物理化学结构和水热反应条件影响较大，而水热炭的性质直接影响水热炭的应用。木质素炭化需要较高的水热强度，生成的水热炭石墨化程度和稳定性更高，可应用于导电、耐高温材料等领域；纤维素、半纤维素相对于木质素炭化温度低，更易形成多孔结构，获得更高的比表面积。另外二者因富含羟基，制备的水热炭表面具有丰富的含氧官能团，有利于通过静电吸附、离子交换等过程实现污染物吸附，进一步应用于环境治理等领域。水热温度主要影响炭化程度和水热炭得率，而水热时间则对水热炭形貌具有更明显的作用。通过改性可以定向调控水热炭性能，扩大其应用领域范围。为明晰不同条件下水热炭的结构变化，本文综述了纤维类生物质的种类、原料组成及水热条件对水热炭结构的影响，深入分析了水热炭生成机理，探讨了生物炭改性方法，归纳了生物炭在不同领域的应用并展望了未来的发展方向和前景，为生物质基水热炭研究提供参考。     

生物炭及改性生物炭的制备与应用研究进展

生物炭因具有制备原料来源广泛、比表面积大、孔隙发达、富含碳素、表面官能团丰富等特点而被广泛用于土壤改良、污染物去除、固碳减排等方面.近年来,研究发现将生物炭进行物理、化学或生物改性,会强化生物炭功能,有利于生物炭的高效利用.综述了生物炭及改性生物炭的制备,理化性质分析及其在土壤、水体、大气中的应用,并将改性前后生物炭进...     

改性生物炭对土壤重金属污染修复研究进展

土壤中金属污染导致食用林产品、农产品中重金属高富集,严重威胁人类健康。生物炭作为简单易得,来源广泛的吸附材料,可用于土壤重金属污染物修复。本文主要综述了生物炭的制备、改性剂的选择与功能、改性方法及改性生物炭的特性。介绍了改性生物炭的表征手段如傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和比表面积和孔径分析仪在生物炭改性过程中的作用及分析方法。客观分析了改性生物炭的制备方式及对土壤重金属污染修复的机制及效果,并讨论生物炭及改性生物炭对重金属常见的吸附机理以及表面吸附、静电作用、离子交换和共沉淀的特征和条件。大量的研究结果表明,生物炭对降低土壤中重金属的有效态含量具有显著效果,且经过酸碱、氧化还原、吸附剂复合等方式改性后吸附性能更加高效和稳定。生物炭改性是为了提高生物炭的安全性、高效性、重复使用性和环境友好性,同时加强生物炭的重金属修复性能。因此,功能型生物炭的研制及拓展改性生物炭的应用是生物炭改性的进一步深入研究方向。     

沼渣生物炭的制备及资源化利用研究进展

沼渣是生物质经厌氧消化后产生的固体残渣，也是具有较大应用潜力的二次资源。与填埋、焚烧等传统沼渣处理工艺相比，使用热化学法处理废弃生物质沼渣可更好地实现沼渣中有机物的固定，且制备得到的沼渣生物炭结构稳定、性能优良，能被广泛应用于污染物吸附、催化降解、土壤修复等诸多领域。本文归纳总结了国内外常见的沼渣生物炭制备技术和改性方法，重点介绍了沼渣生物炭的结构、元素组成和理化性质。同时，汇总了现阶段沼渣生物炭的主要资源化应用途径，并对未来沼渣生物炭资源利用的发展方向进行了展望。     

生物炭基复合材料制备及其对水体特征污染物的吸附性能

以重金属、药物及个人护理品污染物（PPCPs）和氮磷氟等为代表的水体主要污染物脱除已成为水污染治理研究的重点。吸附法由于其具有操作简易、成本效益高等优势，在水污染治理方面应用广泛。相比于传统吸附材料，生物炭具有原材料丰富、比表面积大、成本低廉等优势，但其表面官能团的丰富度有限，经适当改性能够增加生物炭的吸附活性位，从而提高其吸附性能。本文根据改性剂类型、合成方法及合成的先后顺序，系统阐释了生物炭的改性方法及其复合体的理化特性；结合最新研究报道，在合成方法、吸附性能和机理方面归纳汇总了生物炭基复合材料在水体重金属、PPCPs和其他污染物中的吸附应用，并对生物炭基吸附剂再生与资源化利用的新理念及应用进行了概述，最后展望了生物炭基吸附剂有待深入研究的方面，并提出建设性的意见。     

氮掺杂多孔炭材料的研究进展

杂原子掺杂是提升多孔炭材料性能的有效方法之一,其中氮原子掺杂以其原料来源广、制备工艺简单成为了杂原子掺杂的研究热点.本文对近年来氮掺杂多孔炭材料的研究进行了总结,对直接热解法、水热合成法、模板法、化学气相沉积法和后处理法制备氮掺杂多孔炭材料的研究进展进行了综述,同时介绍了氮掺杂多孔炭材料在吸附、催化和电化学领域的应用情...     

改性生物炭对Pb2+和Cd2+吸附性能及机理研究

分别通过磷酸、氢氧化钾、铁及微波对小麦秸秆生物炭进行改性,探究改性生物炭投加量、溶液初始pH及重金属离子浓度对重金属Pb²⁺及Cd²⁺的吸附影响及改性生物炭对重金属的吸附机理。结果表明,磷酸及氢氧化钾改性使生物炭表面坍塌且孔隙结构连通,铁改性使比表面积降低,微波改性使生物炭产生少量孔隙。磷酸改性促进—OH及■的生成,氢氧化钾及铁改性促进—OH的生成,微波改性对生物炭基团的影响较小。改性方法的优异性依次为磷酸改性、铁改性、氢氧化钾改性及微波改性,改性生物炭添加量的增加能够增强对于重金属的吸附,溶液pH为弱碱性时对于Pb²⁺的吸附效果最佳,Cd²⁺的吸附效果随着溶液pH增加而增大,Langmuir等温吸附方程能较好反映改性生物炭对于Pb²⁺及Cd²⁺的吸附。