研究发现杂原子在生物炭吸附过程中的互作机制

来源:By Eric Zhang     2023-12-05 10:39:01

近期,中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所种植废弃物清洁转化与高值利用团队揭示了改性秸秆生物炭在二氧化碳吸附过程中氮硫元素的竞争性行为。相关研究成果发表在《生物炭(Biochar)》上。

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生物炭掺杂改性氮硫元素相互作用机制

以秸秆为原料制备的多孔生物炭材料应用于二氧化碳吸附,有利于促进秸秆的离田高值利用,对于实现我国“双碳”目标具有重要意义,但秸秆生物炭孔隙结构差,表面基团不丰富,难以保证其较好的二氧化碳吸附效果。

该研究阐释了氮硫元素掺杂对生物炭理化特性及二氧化碳吸附性能的相互作用机制。研究表明,氮和硫元素的单独掺杂促进了生物炭对二氧化碳的吸附作用,吸附性能增长分别为11.9%和8.5%。然而,氮硫共掺杂没有表现明显的协同作用,这是由于氮硫元素存在竞争性行为,并且两种杂原子的功能性官能团在二氧化碳吸附过程中存在抑制作用。研究结果为深入理解杂原子掺杂改性机制,以及掺杂改性生物炭在二氧化碳吸附中的应用提供了理论基础。

该研究得到国家现代农业产业技术体系、国家重点研发计划、中国农业科学院科技创新工程、国家自然科学基金等项目的资助。

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