科创中国
自掺杂杂原子高吸附量生物炭材料的制备方案
发布时间: 2025-12-06
基本信息
合作方式：
合作开发
成果类型：
发明专利
行业领域：
新材料技术,新能源及节能技术
成果介绍
研究团队发展了一套通过调控热解流程、后处理方式及杂原子种类来精准设计材料结构的综合方法。成功实现了对生物炭材料的形貌（如薄层花瓣状）、孔隙结构（构建微孔-介孔-大孔分级通道）、复合组成（如原位锚定纳米氧化物）及电子结构（如通过B/N/S掺杂调节电荷分布）的协同调控，创制出了一系列结构独特的功能材料。其中典型材料展现出超高比表面积（最高达2754 m² g⁻¹）、巨大孔容（最高达2.513 cm³ g⁻¹） 和丰富的活性位点。性能研究表明，所研制的材料对多种水体新兴污染物（如苯酚、PPCPs、COVID-19药物）均表现出超快的吸附动力学（平衡时间可短至5-7分钟）和极高的吸附容容量（对部分PPCPs的吸附量超过750 mg g⁻¹）。其卓越性能源于分级孔隙提供的快速传质通道与内源性杂原子掺杂引入的强效吸附位点之间的巧妙协同。
成果亮点
本成果通过精选富含特定元素的生物质——如黄芪药渣（氮源）、榆钱翅果（氮/硫源）及蒙古韭（硼/氮/硫源）作为前驱体，充分发挥了生物质在自然界中富集和高度分散杂原子的独特优势，在源头上减少了后续化学修饰的用量与步骤，实现了生物炭材料的绿色制备。
团队介绍
团队主要围绕通过调整后处理方法、热解流程、杂原子种类等手段对生物炭材料的形貌、复合组成、孔隙结构、石墨化程度、缺陷程度、表面官能团及电子结构进行调控，精准设计氮、硫、硼等杂原子的掺杂方式和含量，成功构建具有丰富活性位点、高性能和高稳定性的生物炭系列材料。发表SCI论文3篇。
成果资料
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