针对C3H8／空气扩散火焰的PCA简化机理构筑

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生物炭功能化g-C3N4光催化剂构筑及催化性能

林业工程学报，２０２１，６（６）：１３７－１４１ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２１０５００４收稿日期：２０２１－０５－０７㊀㊀㊀㊀修回日期：２０２１－０７－２８基金项目：国家自然科学基金（２１９０１１１９）；中国博士后科学基金资助项目（２０１９Ｍ６６１８５０）；江苏省博士后科研基金（２０２１Ｋ０２２Ａ；２０２０Ｚ０９８）；江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目／南京林业大学大学生创新训练计划项目（２０２１１０２９８００４Ｚ，２０２０ＮＦＵＳＰＩＴＰ０８１８，２０２０ＮＦＵＳＰＩＴＰ０８０７）㊂作者简介：邢伟男，女，副教授，研究方向为能纳米材料的合成及在环境治理方面的应用㊂通信作者：吴光瑜，男，副教授㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｇｙｗｕｃｈｅｍ＠ｎｊｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ生物炭功能化ｇ⁃Ｃ３Ｎ４光催化剂构筑及催化性能邢伟男１，２，３，程珂１，熊若帆１，薛樱涔１，韩建刚１，２，３，吴光瑜１，２，３∗（１．南京林业大学生物与环境学院，南京２１００３７；２．南京林业大学南方现代林业协同创新中心，南京２１００３７；３．江苏洪泽湖湿地生态系统国家定位观测研究站，江苏洪泽２２３１００）摘㊀要：针对类石墨相氮化碳（ｇ⁃Ｃ３Ｎ４）在光催化降解污染物过程中光生载流子复合严重，导致其光催化活性差的问题，研究中以稻壳为生物炭原料㊁三聚氰胺为ｇ⁃Ｃ３Ｎ４原料，采用热缩聚法构筑了生物炭修饰的ｇ⁃Ｃ３Ｎ４复合光催化剂㊂生物炭材料的引入，可以充当良好的光生电子转移通道，促进复合材料中光生载流子的分离与传输，进而提高光催化降解罗丹明Ｂ（ＲｈＢ）的效率㊂利用Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）㊁傅里叶变换红外光谱仪（ＦＴ⁃ＩＲ）㊁紫外可见漫反射仪（ＵＶ⁃Ｖｉｓ⁃ＤＲＳ）等，对所制备的复合材料的晶体结构㊁官能团组成及光学性质进行表征㊂通过在可见光下降解ＲｈＢ，评价所制备材料的光催化性能㊂结果表明，所构筑的生物炭修饰ｇ⁃Ｃ３Ｎ４复合光催化剂表现出优越的光催化降解ＲｈＢ活性㊂探究了不同负载量生物炭对复合光催化剂降解ＲｈＢ的影响，其中３％的生物炭添加量复合光催化剂具有最优的光催化性能，８０ｍｉｎ内就可以将ＲｈＢ完全降解㊂此外，通过对复合光催化剂的循环性能测试表明所制备的材料具有良好的循环稳定性㊂该项研究工作不仅拓宽了生物炭材料的应用范围，同时也为高性能㊁高稳定的光催化材料的构筑提供了良好的思路，对实现农林废弃物的资源化利用具有重大意义和广泛的应用价值㊂关键词：生物炭；氮化碳；光催化；染料降解；稳定性中图分类号：Ｘ５２２㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀㊀开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：文章编号：２０９６－１３５９（２０２１）０６－０１３７－０５Ｓｔｕｄｙｏｎｂｉｏｃｈａｒｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄｇ⁃Ｃ３Ｎ４ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｔｏｗａｒｄｓｉｍｐｒｏｖｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＸＩＮＧＷｅｉｎａｎ１，２，３，ＣＨＥＮＧＫｅ１，ＸＩＯＮＧＲｕｏｆａｎ１，ＸＵＥＹｉｎｇｃｅｎ１，ＨＡＮＪｉａｎｇａｎｇ１，２，３，ＷＵＧｕａｎｇｙｕ１，２，３∗（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＢｉｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｉｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３７，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏ⁃ＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｆｏｒｔｈｅＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＦｏｒｅｓｔｒｙｉｎＳｏｕｔｈｅｒｎＣｈｉｎａ，ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｉｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３７，Ｃｈｉｎａ；３．ＮａｔｉｏｎａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＯｂｓｅｒｖａｔｉｏｎＳｔａｔｉｏｎｏｆＨｕｎｇｔｓｅＬａｋｅＷｅｔｌａｎｄＥｃｏｓｙｓｔｅｍ，Ｈｏｎｇｚｅ２２３１００，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓａｍｅｔａｌ⁃ｆｒｅｅｐｏｌｙｍｅｒｉｃｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｍａｔｅｒｉａｌ，ｇｒａｐｈｉｔｉｃｃａｒｂｏｎｎｉｔｒｉｄｅ（ｇ⁃Ｃ３Ｎ４）ｈａｓｂｅｅｎｅｍｅｒｇｅｄａｓａｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｐｒｏｍｉｓｉｎｇｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｄｕｅｔｏｉｔｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｈｉｇｈｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｌｏｗｃｏｓｔ，ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｅｒ⁃ｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｂｕｌｋｇ⁃Ｃ３Ｎ４ｏｆｔｅｎｓｕｆｆｅｒｓｆｒｏｍｔｈｅｓｍａｌｌｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ，ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｏｐｔｉｃａｌａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，ａｎｄｆａｓｔｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｔｏｅｘｃｉｔｅｄｅｌｅｃｔｒｏｎａｎｄｈｏｌｅ，ｗｈｉｃｈｇｒｅａｔｌｙｌｉｍｉｔｓｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙ．Ｔｏｄａｔｅ，ａｇｏｏｄｄｅａｌｏｆｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｈａｓｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙ；ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｃｏｎｔｒｏｌ（ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ，ｈｏｌｌｏｗｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ，ｎａｎｏｔｕｂｅｓａｎｄｎａｎｏｒｉｂｂｏｎｓ）；ｅｌｅｍｅｎｔｄｏｐｉｎｇ（ｎｏｎｍｅｔａｌｅｌｅｍｅｎｔｄｏｐｉｎｇｏｒｍｅｔａｌｅｌｅｍｅｎｔｄｏｐｉｎｇ）；ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｏｒｃｏｍｐｏｓｉｔｉｎｇｗｉｔｈｏｔｈｅｒｃａｒｂｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｆａｓｔｒｅｃｏｍｂｉｎａ⁃ｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｈｏｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｄｃｈａｒｇｅｃａｒｒｉｅｒｏｆｇ⁃Ｃ３Ｎ４ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅａｃｔｉｏｎ，ｃｏｕｐｌｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｃａｒｂｏｎａｃｅｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓａｇｏｏｄｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆｂｕｌｋｇ⁃Ｃ３Ｎ４．Ｈｅｒｅｉｎ，ａｎｏｖｅｌｂｉｏ⁃ｃｈａｒｍｏｄｉｆｉｅｄｇ⁃Ｃ３Ｎ４ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｏｌｙｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎｕｓｉｎｇｒｉｃｅｈｕｓｋａｎｄｍｅｌａｍｉｎｅａｓｔｈｅｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓ．Ｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒｃｏｕｌｄａｃｔａｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｅｌｅｃｔｒｏｎｔｒａｎｓｆｅｒｃｈａｎｎｅｌｓｔｏｆａｃｉｌｉ⁃ｔａｔｅｃｈａｒｇｅｃａｒｒｉｅｒｓｅｐａｒａｔｉｏｎｉｎＢＣＣＮｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ｔｈｕｓｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅ林业工程学报第６卷Ｘ⁃ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＸＲＤ，Ｆｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＦＴ⁃ＩＲ）ａｎｄｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｖｉｓｉｂｌｅｄｉｆｆｕｓｅｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＵＶ⁃Ｖｉｓ⁃ＤＲＳ）ｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅａｓ⁃ｐｒｅｐａｒｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓ．ＸＲＤａｎｄＦＴ⁃ＩＲｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｎｓｔｒｕｃ⁃ｔｉｏｎｏｆｇ⁃Ｃ３Ｎ４ｗａｓｗｅｌｌ⁃ｍａｉｎｔａｉｎｅｄａｆｔｅｒｔｈｅｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒ．ＴｈｅＵＶ⁃ｖｉｓＤＲＳａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｂｉｏｃｈａｒｍｏｄｉｆｉｅｄｇ⁃Ｃ３Ｎ４ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓｉｍｐｒｏｖｅｄｌｉｇｈｔａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ．Ｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔａｌａｎａｌｙｓｉｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｂｉｏｃｈａｒｈａｓｂｅｅｎｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｏｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔａｎｄｃａｕｓｅｄｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｃａｒｂｏｎｅｌ⁃ｅｍｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆｔｈｅａｓ⁃ｐｒｅｐａｒｅｄｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｅｖａｌｕａｔｅｄｂｙｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆＲｈＢｕｎｄｅｒｔｈｅｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔ．Ｔｈｅａｓ⁃ｐｒｅｐａｒｅｄｂｉｏｃｈａｒｍｏｄｉｆｉｅｄｇ⁃Ｃ３Ｎ４ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓｓｈｏｗｅｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｖｉｓｉｂｌｅ⁃ｌｉｇｈｔｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎａｃｔｉｖｉｔｙｆｏｒＲｈＢ．Ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ，ｔｈｅ３％ｂｉｏｃｈａｒｍｏｄｉｆｉｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｈａｄｔｈｅｂｅｓｔｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｎｄｔｈｅＲｈＢｃｏｕｌｄｂｅｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙｄｅｇｒａｄｅｄｗｉｔｈｉｎ８０ｍｉｎ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅＢＣＣＮ３ｅｘｈｉｂｉｔｅｄｈｉｇｈｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｒｅｕｓａｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｉｏｃｈａｒ；ｇ⁃Ｃ３Ｎ４；ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ；ｄｙｅｓｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ㊀㊀近些年来，光催化技术作为一种绿色㊁经济㊁有效的技术，可以直接将太阳能转化为化学能从而实现光催化降解有机／无机污染物㊁光催化分解水及光催化有机合成等，特别是对环境中难以自降解的有害污染物有良好的去除效果［１－３］㊂经过几十年的探索研究，光催化材料的开发和应用已经取得了显著的成果，大量的新型光催化剂被报道㊂在众多的半导体催化剂中，一种新型的非金属聚合物光催化剂类石墨相氮化碳（ｇ⁃Ｃ３Ｎ４），由于其合成方法简单㊁化学稳定性好㊁能带位置合适（约２．７ｅＶ）等优点，被认为是一种很有前途的光催化剂［４］㊂然而，直接通过热缩聚法制备的ｇ⁃Ｃ３Ｎ４，其对可见光的利用率较低，光生电子和空穴的复合效率高，从而极大限制了光催化活性的提高㊂目前，人们已经探索了一系列的策略以提高其光催化活性，例如电子结构调控㊁纳米结构设计㊁晶体结构工程和异质结构构建［５－７］等㊂生物炭材料以其良好的化学稳定性㊁优异的导电性和成本低廉等特点而备受关注㊂研究表明，将炭材料引入到光催化材料体系会对光催化材料的性能产生积极的影响㊂由于ｇ⁃Ｃ３Ｎ４的特殊的结构和较好的导电性，研究者们将其与石墨烯㊁碳纳米管㊁富勒烯等碳质材料耦合［８－９］，以提高其光生载流子的分离效率进而提高光催化性能㊂但由于这些材料原料昂贵㊁合成步骤复杂㊁处理溶剂有毒等缺点，仍需进一步的改良和优化㊂生物炭材料，尤其是以农林废弃物为原料所制备的材料，具有成本低廉㊁高表面积和多孔的结构㊁丰富的表面官能团等优点，在水体净化㊁土壤改良和环境污染整治方面潜力巨大［１０－１１］㊂此外，生物炭材料还具有良好的电导性和电子储存的能力，通过光激发产生的电子可以跃迁转移到生物炭材料中，促进光催化反应过程中电子⁃空穴对的分离，从而提高了对目标污染物的氧化去除效果［１２］㊂我国是水稻生产大国，由此而产生的稻壳仅有少部分被堆积成肥料，大部分堆放在农田或者直接焚烧，造成土地资源浪费和环境污染㊂与其他生物质炭材料相比较，炭壳具有孔隙率高㊁比表面积大等优势㊂本课题以稻壳和三聚氰胺为原料，通过热缩聚法构筑生物炭和ｇ⁃Ｃ３Ｎ４复合光催化剂，研究生物炭修饰的ｇ⁃Ｃ３Ｎ４对罗丹明Ｂ（ＲｈＢ）溶液的光催化降解性能，探讨染料工业废水治理更有效的技术途径㊂１㊀材料与方法１．１　材料制备方法１．１．１㊀生物炭的制备将稻壳用蒸馏水洗去除表面杂质，置于８０ħ烘箱中烘干至含水率＜１％㊂用研磨机将烘干的稻壳研磨成粉末，过筛，选用粒径小于０．２５ｍｍ的颗粒㊂取一定量磨碎的稻壳放入管式加热炉中，以５ħ／ｍｉｎ的速率升温至６００ħ保温４ｈ，冷却到室温后取出，用盐酸（浓度１ｍｏｌ／Ｌ）洗涤去除残渣，后用蒸馏水冲洗至中性，烘干备用［１２－１３］，此稻壳生物炭标记为ＢＣ㊂１．１．２㊀ｇ⁃Ｃ３Ｎ４的制备将三聚氰胺置于马弗炉中，以５ħ／ｍｉｎ的速率升温至５５０ħ保温２ｈ，冷却至室温后取出，研磨，过筛，选用粒径小于１０μｍ的粉末，样品标记为ＣＮ㊂１．１．３㊀生物炭／ｇ⁃Ｃ３Ｎ４的制备将不同比例的ＢＣ和ＣＮ混合均匀（质量分数分别为１％，３％和５％），置于马弗炉中以５ħ／ｍｉｎ的速率升温至５５０ħ保温２ｈ，再冷却至室温，不同比例的样品分别标记为ＢＣＣＮ１㊁ＢＣＣＮ３和ＢＣＣＮ５㊂８３１㊀第６期邢伟男，等：生物炭功能化ｇ⁃Ｃ３Ｎ４光催化剂构筑及催化性能１．２㊀实验仪器样品的晶体结构信息用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ，ＲｉｇａｋｕＤ／ｍａｘ⁃２０００）分析㊂样品的表面官能团信息用傅里叶变换红外光谱（ＦＴ⁃ＩＲ）仪进行检测㊂用元素分析仪来确定样品中元素含量㊂用紫外⁃可见分光光度计（日本日立，ＨｉｔａｃｈｉＵＶ⁃３０１０）测定紫外⁃可见漫反射光谱（ＤＲＳ）㊂１．３㊀光催化降解性能测试为了评价所制备材料的光催化性能，进行了光催化降解ＲｈＢ的实验，具体内容如下：称取２０ｍｇ的催化剂超声分散在５０ｍＬ的罗丹明Ｂ溶液中（质量浓度１０ｍｇ／Ｌ）㊂将混合溶液转移到光催化反应器中，用循环冷却水保持２５ħ的恒温㊂光照前，将悬浮液在黑暗中搅拌３０ｍｉｎ，以达到吸附平衡㊂反应中用到的光源为带有滤光片的３００Ｗ氙灯㊂为了监测光催化反应，每２０ｍｉｎ抽取３ｍＬＲｈＢ溶液，离心去除催化剂㊂用紫外⁃可见分光光度计分析溶液（最大吸收５５４ｎｍ）㊂２㊀结果与分析２．１㊀材料的组成与结构图１㊀不同样品的ＸＲＤ谱图Ｆｉｇ．１㊀ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓａｍｐｌｅｓ２．１．１㊀ＸＲＤ分析采用ＸＲＤ对所制备样品的晶体结构进行表征，结果如图１所示㊂由图１可见：ＣＮ在２７．６ħ附近有一个较强的（００２）衍射峰，对应于共轭芳香单元在层间堆垛的衍射峰；在１３．１ħ处出现了一个微弱的（１００）特征峰，归因于共轭芳香环在面内重复单元的衍射峰［１４］㊂ＢＣ样品中，２３．４和４３．８ħ处的峰对应于无定型炭特征锋㊂生物炭修饰的样品ＸＲＤ图谱与ＣＮ的类似，表明炭修饰并没有改变ＣＮ晶体结构㊂随着生物炭的引入，两个峰的衍射强度明显降低，根据Ｄｅｂｙｅ⁃ＳｃｈｅｒｒｅｒＤ＝Ｋλ／（βｃｏｓθ）（式中，Ｋ为常数，λ为Ｘ射线波长，β为衍射峰半高宽，θ为衍射角）公式计算，表明生物炭的引入明显抑制了晶体的生长㊂此外，在生物炭／ｇ⁃Ｃ复合材料中没有ＢＣ特征峰的出现，这是由于样品中生物炭含量过低导致㊂２．１．２㊀ＦＴ⁃ＩＲ分析通过ＦＴ⁃ＩＲ光谱可获得所制备样品的官能团结构信息㊂不同样品的ＦＴ⁃ＩＲ谱图如图２所示㊂由图２可见，在３０００３４００ｃｍ－１范围内的特征峰对应于ＮＨ键和ＯＨ键的伸缩振动峰，在１２００１７００ｃｍ－１范围内的尖锐特征峰是ＣＮ和ＣＮ杂环的伸缩振动特征峰，在８０７ｃｍ－１处的强特征峰归因于３⁃ｓ⁃三嗪单元的典型振动模式［１５］㊂与ＣＮ相比，生物炭修饰的ＣＮ特征峰没有明显变化，说明生物炭的引入没有破坏ＣＮ的化学结构，这与ＸＲＤ的分析结果一致㊂图２㊀不同样品的ＦＴ⁃ＩＲ谱图Ｆｉｇ．２㊀ＦＴ⁃ＩＲｓｐｅｃｔｒａｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓａｍｐｌｅｓ２．１．３㊀元素分析通过元素分析来确定所制备材料中Ｃ㊁Ｎ㊁Ｈ元素的含量㊂从表１可以看出，原ＣＮ中Ｃ元素的含量为３５．７９％（质量分数）㊂而在生物炭修饰的ｇ⁃Ｃ３Ｎ４复合光催化剂中，Ｃ含量明显增加，增加的炭含量来自生物炭㊂此外，原ＣＮ中Ｃ／Ｎ的比值为０．５９，小于理论值０．７５㊂较低的Ｃ／Ｎ比值可能归因于ＣＮ中３⁃ｓ⁃三嗪环的不完全聚合㊂生物炭修饰的ｇ⁃Ｃ３Ｎ４复合光催化剂中Ｃ／Ｎ的数值明显变大，均高于原ＣＮ，表明生物炭的引入可以促进３⁃ｓ⁃三嗪环的聚合㊂表１㊀ＣＮ㊁ＢＣＣＮ１㊁ＢＣＣＮ３和ＢＣＣＮ５中Ｃ㊁Ｎ和Ｈ的元素分析结果Ｔａｂｌｅ１㊀ＥｌｅｍｅｎｔａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆＣ，ａｎｄＮｃｏｎｔｅｎｔｉｎＣＮ，ＢＣＣＮ１，ＢＣＣＮ３ａｎｄＢＣＣＮ５样品名称Ｃ／％Ｎ／％Ｃ／ＮＣＮ３５．７９６０．２６０．５９ＢＣＣＮ１３５．９８６０．０３０．６０ＢＣＣＮ３３７．５４５９．９１０．６３ＢＣＣＮ５４０．４２５８．３５０．６９２．２㊀材料的光学性质通常情况下，炭材料的引入会直接影响半导体材料的光吸收性能㊂为了探究生物炭的引入９３１林业工程学报第６卷对ＢＣＣＮ的光吸收的影响，对试样进行了紫外⁃可见漫反射光谱（ＵＶ⁃ｖｉｓＤＲＳ）测试，结果如图３所示㊂由图３可见，所有的样品在可见光区域内均有吸收㊂ＣＮ的最大吸收出现在４６０ｎｍ，这与有关文献的报道一致［１６］㊂随着生物炭的引入，复合材料的吸收边带与ＣＮ相比出现了明显红移㊂同时，生物炭修饰的ＣＮ光催化剂的光吸收强度明显增强，说明生物炭材料的引入可以很好地促进光吸收㊂在光催化材料中波长的红移意味着禁带宽度变窄㊂通过（αｈν）２对ｈν（注：α为摩尔吸收系数，ｈ为普朗克常数，ν为入射光子频率）作图获得所制备材料的禁带宽度（图４）㊂随着生物炭含量增加，禁带宽度明显变窄，ＣＮ㊁ＢＣＣＮ１㊁ＢＣＣＮ３和ＢＣＣＮ５的禁带宽度分别２．７８，２．６８，２．６５和２．５９ｅＶ㊂禁带宽度变窄是因为生物炭与ｇ⁃Ｃ３Ｎ４形成了强烈的相互作用，这种相互作用的存在，缩减禁带宽度，提高复合材料的光吸收能力㊂同时，禁带宽度变窄使得光生电子空穴对的跃迁更容易，促进了他们的分离，因此有利于光催化效率的提高㊂图３㊀不同样品的ＵＶ⁃ｖｉｓＤＲＳ谱图Ｆｉｇ．３㊀ＵＶ⁃ｖｉｓＤＲＳｓｐｅｃｔｒａｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓａｍｐｌｅｓ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图４㊀不同样品的（αｈν）２对ｈν曲线Ｆｉｇ．４㊀（αｈν）２ｖｅｒｓｕｓｈνｐｌｏｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓａｍｐｌｅｓ２．３㊀材料的光催化性能通过在可见光下降解ＲｈＢ溶液评价所制备材料的光催化活性㊂为了探究光源催化剂在光催化反应中的作用，首先进行了单因素控制实验，结果如图５所示㊂由图５可见：在没有光照的条件下，ＢＣＣＮ３催化剂经过１２０ｍｉｎ的吸附后，ＲｈＢ仅有１８％的去除率，说明ＢＣＣＮ３对ＲｈＢ的去除率有一定的影响，但不是光催化反应的关键步骤；在有光源㊁不添加催化剂的条件下，ＲｈＢ在１２０ｍｉｎ的去除率仅为９％，说明在可见光照射下ＲｈＢ仅有少部分的光解作用；而在添加了ＢＣＣＮ３催化剂后，催化活性急剧升高，１２０ｍｉｎ内ＲｈＢ的去除率可以达到１００％，这表明催化剂在光催化降解ＲｈＢ方面具有相当高的效率㊂图５㊀不同反应条件下ＲｈＢ的去除效率Ｆｉｇ．５㊀ＤｅｇｒａｄａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆＲｈＢｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｅａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ不同生物炭添加量所制备的复合光催化剂对ＲｈＢ光催化降解活性的影响见图６所示㊂由图６可见，ＣＮ光催化降解活性极低，１２０ｍｉｎ内ＲｈＢ的去除率仅为３２％㊂相同条件下，生物炭修饰的ＣＮ材料的ＲｈＢ去除率均大于ＣＮ，表明生物炭的引入可以很好地提高复合材料的光催化活性㊂随着生物炭含量从１％增加到３％，ＲｈＢ去除率也随之增图６㊀不同的生物炭添加量对ＲｈＢ去除效率的影响Ｆｉｇ．６㊀ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｍｏｕｎｔｓｏｆｂｉｏｍａｓｓｃｈａｒｃｏａｌｏｎｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆＲｈＢ加，但在更高的生物炭负载量下，其ＲｈＢ的去除率反而降低，ＢＣＣＮ３的ＲｈＢ去除率最高，在８０ｍｉｎ内几乎可以将ＲｈＢ完全去除㊂这种光催化活性提高归因于生物炭材料的引入，生物炭可以充当良好的光生电子转移通道，促进了光生载流子的分离效率［１７－１８］㊂然而，当生物炭含量过高，黑色的生物炭会与ＣＮ竞争吸光，使得ＣＮ所吸收的有效光子数０４１㊀第６期邢伟男，等：生物炭功能化ｇ⁃Ｃ３Ｎ４光催化剂构筑及催化性能降低，从而降低光催化效率㊂光催化材料的稳定性对光催化的实际应用至关重要，是评价光催化性能的一项重要指标㊂为此，以ＢＣＣＮ３为代表进行了光催化降解ＲｈＢ的循环实验（与图５选用的降解时间一致，１２０ｍｉｎ）㊂结果表明，在可见光下降解ＲｈＢ时，３次循环后光催化活性没有明显的降低，这表明ＢＣＣＮ３具有良好的循环稳定性㊂３㊀结㊀论１）以三聚氰胺和稻壳为原料，通过简单的热缩聚法，成功制备了一系列生物炭修饰的ｇ⁃Ｃ３Ｎ４复合光催化剂㊂２）所制备的复合材料表现出优异的光催化降解ＲｈＢ性能，ＢＣＣＮ３在８０ｍｉｎ内可以将ＲｈＢ完全降解，且具有良好的循环稳定性㊂３）生物炭的引入，可以充当良好的光生电子转移通道，促进光生载流子的分离与传输，提高了光催化降解ＲｈＢ的性能㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］安涛，房国丽．ＴｉＯ２／Ｂｉ２ＷＯ６复合光催化剂的制备及光催化性能研究［Ｊ］．功能材料，２０２１，５２（３）：３１２２－３１２９．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－９７３１．２０２１．０３．０１８．ＡＮＴ，ＦＡＮＧＬＧ．ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＴｉＯ２／Ｂｉ２ＷＯ６ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔ［Ｊ］．ＦｕｎｃｔｉｏｎＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０２１，５２（３）：３１２２－３１２９．［２］ＳＯＮＧＸＨ，ＬＩＸ，ＺＨＡＮＧＸＹ，ｅｔａｌ．ＦａｂｒｉｃａｔｉｎｇＣａｎｄＯｃｏ⁃ｄｏｐｅｄｃａｒｂｏｎｎｉｔｒｉｄｅｗｉｔｈｉｎｔｒａｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｏｎｏｒ⁃ａｃｃｅｐｔｏｒｓｙｓｔｅｍｓｆｏｒｅｆｆｉｃｉｅｎｔｐｈｏｔｏｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆＣＯ２ｔｏＣＯ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＣａｔａｌｙｓｉｓＢ：Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ，２０２０，２６８：１１８７３６．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ａｐｃａｔｂ．２０２０．１１８７３６．［３］张金源，雷华健，周世萍，等．ＴｉＯ２／核桃壳炭复合材料的制备及光催化降解苯酚研究［Ｊ］．林业工程学报，２０２０，５（３）：７２－７９．ＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０１９０７０１２．ＺＨＡＮＧＪＹ，ＬＥＩＨＪ，ＺＨＯＵＳＰ，ｅｔａｌ．ＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＴｉＯ２／ｗａｌ⁃ｎｕｔｓｈｅｌｌｃａｒｂｏｎｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔａｎｄｉｔｓａｃｔｉｖｉｔｙｆｏｒｐｈｅｎｏｌｄｅｇｒａｄａ⁃ｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２０，５（３）：７２－７９．［４］ＷＡＮＧＸＣ，ＭＡＥＤＡＫ，ＴＨＯＭＡＳＡ，ｅｔａｌ．Ａｍｅｔａｌ⁃ｆｒｅｅｐｏｌｙ⁃ｍｅｒｉｃｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｆｏｒｈｙｄｒｏｇｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｆｒｏｍｗａｔｅｒｕｎｄｅｒｖｉｓｉ⁃ｂｌｅｌｉｇｈｔ［Ｊ］．ＮａｔｕｒｅＭａｔｅｒｉａｌｓ，２００９，８（１）：７６－８０．ＤＯＩ：１０．１０３８／ｎｍａｔ２３１７．［５］ＸＩＮＧＷＮ，ＬＩＣＭ，ＣＨＥＮＧ，ｅｔａｌ．Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇａｎｏｖｅｌｍｅｔ⁃ａｌ⁃ｆｒｅｅｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｉｎｔｏｇ⁃Ｃ３Ｎ４ｆｒａｍｅｗｏｒｋｆｏｒｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｅｎｈａｎｃｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃＨ２ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｃｔｉｖｉｔｙ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＣａｔａｌｙｓｉｓＢ：Ｅｎ⁃ｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ，２０１７，２０３：６５－７１．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ａｐｃａｔｂ．２０１６．０９．０７５．［６］ＺＨＵＹＸ，ＺＨＥＮＧＸＬ，ＬＵＹＱ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｕｐｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇｃａｒｂｏｎｎｉｔｒｉｄｅｎａｎｏｔｕｂｅｓｆｏｒｎｅａｒ⁃ｉｎｆｒａｒｅｄ⁃ｄｒｉｖｅｎｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｈｙｄｒｏｇｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｎａｎｏｓｃａｌｅ，２０１９，１１（４２）：２０２７４－２０２８３．ＤＯＩ：１０．１０３９／ｃ９ｎｒ０５２７６ｃ．［７］ＹＡＮＧＸＦ，ＴＩＡＮＬ，ＺＨＡＯＸＬ，ｅｔａｌ．Ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｇ⁃Ｃ３Ｎ４⁃ｂａｓｅｄＺ⁃ｓｃｈｅｍｅｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎｔｏｗａｒｄｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｅｎ⁃ｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｓｏｌａｒ⁃ｄｒｉｖｅｎｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｏｘｙｇｅｎｅｖｏｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＣａｔａｌｙｓｉｓＢ：Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ，２０１９，２４４：２４０－２４９．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ａｐｃａｔｂ．２０１８．１１．０５６．［８］ＷＡＮＷＣ，ＹＵＳ，ＤＯＮＧＦ，ｅｔａｌ．ＥｆｆｉｃｉｅｎｔＣ３Ｎ４／ｇｒａｐｈｅｎｅｏｘ⁃ｉｄｅｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃａｅｒｏｇｅｌｖｉｓｉｂｌｅ⁃ｌｉｇｈｔｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＣｈｅｍｉｓｔｒｙＡ，２０１６，４（２０）：７８２３－７８２９．ＤＯＩ：１０．１０３９／ｃ６ｔａ０１８０４ａ．［９］ＣＨＡＩＢ，ＬＩＡＯＸ，ＳＯＮＧＦＫ，ｅｔａｌ．ＦｕｌｌｅｒｅｎｅｍｏｄｉｆｉｅｄＣ３Ｎ４ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｅｎｈａｎｃｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙｕｎｄｅｒｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＤａｌｔｏｎＴｒａｎｓ，２０１４，４３（３）：９８２－９８９．ＤＯＩ：１０．１０３９／ｃ３ｄｔ５２４５４ｊ．［１０］孟庆梅，孟迪，张艳丽，等．榴莲壳生物炭对磺胺嘧啶的吸附性能［Ｊ］．化工进展，２０２０，３９（１１）：４６５１－４６５９．ＤＯＩ：１０．１６０８５／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－６６１３．２０２０－０６９９．ＭＥＮＧＱＭ，ＭＥＮＧＤ，ＺＨＡＮＧＹＬ，ｅｔａｌ．Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃｈａｒａｃ⁃ｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｉｏｃｈａｒｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｄｕｒｉａｎｓｈｅｌｌｏｎＳｕｌｆａｄｉａｚｉｎｅ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｒｏｇｒｅｓｓ，２０２０，３９（１１）：４６５１－４６５９．［１１］张隐，魏留洋，卢利明，等．ＣＮＣ负载ＺｎＯ纳米复合材料的吸附光催化性能［Ｊ］．林业工程学报，２０２０，５（３）：２９－３５．ＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０１９０７０４４．ＺＨＡＮＧＹ，ＷＥＩＬＹ，ＬＵＬＭ，ｅｔａｌ．Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ⁃ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓｕｐｐｏｒｔｅｄＺｎＯｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２０，５（３）：２９－３５．［１２］ＬＩＡＮＧＷ，ＰＡＮＪＨ，ＤＵＡＮＸＪ，ｅｔａｌ．Ｂｉｏｍａｓｓｃａｒｂｏｎｍｏｄｉｆｉｅｄｆｌｏｗｅｒ⁃ｌｉｋｅＢｉ２ＷＯ６ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｗｉｔｈｉｍ⁃ｐｒｏｖｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ［Ｊ］．ＣｅｒａｍｉｃｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２０２０，４６（３）：３６２３－３６３０．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｃｅｒａｍｉｎｔ．２０１９．１０．０８１．［１３］陆丽丽，单锐，何明阳，等．新型ＴｉＯ２／生物炭复合催化剂光催化降解甲基橙［Ｊ］．太阳能学报，２０２１，４２（４）：３２－３９．ＤＯＩ：１０．１９９１２／ｊ．０２５４－００９６．ｔｙｎｘｂ．２０１８－１２４９．ＬＵＬＬ，ＳＨＡＮＲ，ＨＥＭＹ，ｅｔａｌ．Ｎｏｖｅｌｔｉｔａｎｉｕｍｄｉｏｘｉｄｅ／ｂｉｏ⁃ｃｈａｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃａｔａｌｙｓｔｆｏｒｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈｙｌｏｒ⁃ａｎｇｅ［Ｊ］．ＡｃｔａＥｎｅｒｇｉａｅＳｏｌａｒｉｓＳｉｎｉｃａ，２０２１，４２（４）：３２－３９．［１４］ＺＨＵＺ，ＭＡＣＣ，ＹＵＫＳ，ｅｔａｌ．ＳｙｎｔｈｅｓｉｓＣｅ⁃ｄｏｐｅｄｂｉｏｍａｓｓｃａｒｂｏｎ⁃ｂａｓｅｄｇ⁃Ｃ３Ｎ４ｖｉａｐｌａｎｔｇｒｏｗｉｎｇｇｕｉｄｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ⁃ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｄｅｇｒａｄｉｎｇ２⁃Ｍｅｒｃａｐｔｏｂｅｎｚｏｔｈｉａｚｏｌｅ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＣａｔａｌｙｓｉｓＢ：Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ，２０２０，２６８：１１８４３２．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ａｐｃａｔｂ．２０１９．１１８４３２．［１５］ＸＩＮＧＷＮ，ＴＵＷＧ，ＯＵＭ，ｅｔａｌ．ＡｎｃｈｏｒｉｎｇａｃｔｉｖｅＰｔ２＋／Ｐｔ０ｈｙｂｒｉｄｎａｎｏｄｏｔｓｏｎｇ⁃Ｃ３Ｎ４ｎｉｔｒｏｇｅｎｖａｃａｎｃｉｅｓｆｏｒｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃＨ２ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］．ＣｈｅｍＳｕｓＣｈｅｍ，２０１９，１２（９）：２０２９－２０３４．ＤＯＩ：１０．１００２／ｃｓｓｃ．２０１８０１４３１．［１６］ＸＩＮＧＷＮ，ＴＵＷＧ，ＨＡＮＺＨ，ｅｔａｌ．Ｔｅｍｐｌａｔｅ⁃ｉｎｄｕｃｅｄｈｉｇｈ⁃ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｇ⁃Ｃ３Ｎ４ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓｆｏｒｅｎｈａｎｃｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃＨ２ｅｖｏ⁃ｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］．ＡＣＳＥｎｅｒｇｙＬｅｔｔｅｒｓ，２０１８，３（３）：５１４－５１９．ＤＯＩ：１０．１０２１／ａｃｓｅｎｅｒｇｙｌｅｔｔ．７ｂ０１３２８．［１７］ＴＡＮＧＸ，ＹＵＹ，ＭＡＣＣ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆａｂｉｏｍａｓｓｃａｒ⁃ｂｏｎｑｕａｎｔｕｍｄｏｔ⁃Ｂｉ２ＷＯ６ｈｙｂｒｉｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｗｉｔｈｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍ⁃ａｎｃｅｆｏｒａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＮｅｗＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０１９，４３（４７）：１８８６０－１８８６７．ＤＯＩ：１０．１０３９／ｃ９ｎｊ０４７６４ｆ．［１８］ＸＩＥＫＨ，ＧＵＯＰＪ，ＸＩＯＮＧＺＹ，ｅｔａｌ．Ｎｉ／ＮｉＯｈｙｂｒｉｄｎａｎｏ⁃ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｕｐｐｏｒｔｅｄｏｎｂｉｏｍａｓｓｃａｒｂｏｎｆｏｒｖｉｓｉｂｌｅ⁃ｌｉｇｈｔｐｈｏｔｏｃａｔａ⁃ｌｙｔｉｃｈｙｄｒｏｇｅｎｅｖｏｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ，２０２１，５６（２２）：１２７７５－１２７８８．ＤＯＩ：１０．１００７／ｓ１０８５３－０２１－０６１２９－０．（责任编辑㊀葛华忠）１４１。

烟气空气参数

烟气热物理性质(烟气成份：R CO2=0.13；R H2O=0。

11 ；R N2=0.76)附：湿空气干、湿球温度对照表水的汽化热为40。

8千焦/摩尔，相当于2260千焦/千克天然气是一种无毒无色无味的气体，其主要成份是甲烷，天然气的低热值为34.91MJ/Nm3。

天然气（甲烷）的密度在0℃,101。

352Kpa时为0。

7174Kg/Nm3,相对密度(设空气的密度为1）为0。

5548，天然气约比空气轻一半，完全燃烧时,需要大量的空气助燃。

1立方米天然气完全燃烧大约需要9。

52立方米空气.如果燃烧不完全,会产生有毒气体一氧化碳，因而在燃气器具使用场所,必须保持空气流通。

在封闭空间内，天然气与空气混合后易燃、易爆、当空气中的天然气浓度达到5-15％时，遇到明火就会爆炸，因而一定要防止泄漏。

天然气的密度定义为单位体积气体的质量。

在标准状况(101325Pa，15。

55℃）下，天然气中主要烃类成分的密度为0.6773Kg/m3（甲烷）—3。

0454Kg/m3（戊烷)。

天然气混合物的密度一般为0.7-0.75Kg/m3，其中石油伴生气特别是油溶气的密度最高可达1。

5Kg/m3甚至更大些。

天然气的密度随重烃含量尤其是高碳数的重烃气含量增加而增大，亦随CO2和H2S 的含量增加而增大.天然气的相对密度是指在相同温度、压力条件下天然气密度与空气密度的比值，或者说在相同温度、压力下同体积天然气与空气质量之比.天然气烃类主要成分的相对密度为0。

5539（甲烷）—2.4911（戊烷）,天然气混合物一般在0。

56-1.0之间，亦随重烃及CO2和H2S的含量增加而增大.在标准状况下,天然气的比重与密度、相对比重与相对密度在数值上完全相同.天然气中常见组分的密度和相对密度值如表所示。

天然气在地下的密度随温度的增加而减小，随压力的增加而加大。

但鉴于天然气的压缩性极强,在气藏中，天然气的体积可缩小到地表体积的1/200-1/300，压力效应远大于温度效应,因此地下天然气的密度远大于地表温压下的密度，一般可达150-250Kg/m3;凝析气的密度最大可达225—450Kg/m3。

FLUENT中组分输运及化学反应燃烧模拟

只求解混合物分数及其方差的输运方程, 无需求解组分的输运方程. 可以严格考虑湍流与化学反应的相互作用
混合分数定义
混合分数, f, 写成元素的质量分数形式:
f Zk Zk,O Zk,F Zk,O
其处中的，值。Zk 是元素k的质量分数；下标 F 和O 表示燃料和氧化剂进口流
对于简单的 fuel/oxidizer系统, 混合物分数代表计算控制体里的燃料质量分数.
平衡化学的 PDF模型层流火焰面模型
进展变量模型
Zimont 模型
有限速率模型
用总包机理反应描述化学反应过程. 求解化学组分输运方程.
求解当地时间平均的各个组分的质量分数, mj.
组分 j的源项 (产生或消耗）是机理中所有k个反应的净反应速率 :
Rj Rjk k
R、jk混(第合k或个涡化旋学破反碎应（生E成BU或）消速耗率的的j 组小分值)。是.根据 Arrhenius速率公式
p(f) can be used to compute time-averaged values of variables that
depend on the mixture fraction, f:
i
1 0
p
(
f
)
i( f )d f
Species mole fractions
Temperature, density
的燃烧过程。.
计算连续相流动场计算颗粒轨道
更新连续相源项
颗粒弥散: 随机轨道模型
Monte-Carlo方法模拟湍流颗粒弥散 (discrete random walks)
颗粒运动计算中考虑气体的平均速度及随机湍流脉动速度的影响。
每个轨道包含了一群具有相同特性的颗粒，如相同的初始直径，密度等.

鼓式燃气换热器简化CFD模型开发及其试验验证

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2021 6
计算机辅助工程 ComputeaAided Engineeaing
Vol. 30 No. 2 JunH2021
文章编号：1006 - 0871(2021)02-0045-05 DOI: 10. 13340/j. caw 2021.02. 008
鼓式燃气换热器简化CFD模型开发及其试验验证
(k/f vr - ' 76 +)ff5)+-h (4)
式中:-为内能和动能的和,J/kg;k-f为有效导热系
数,W/(m ・K)；V
,K；h, J*
天然气中CH4体积数超过92%),通抑制屏前
反应，采用Eddy-Dissipation
现屏后燃烧过
的
通量，单位
J/kg ； kg/(m2・s)；
-c为化学反应热,W/m3。方程右侧括号内的3项
气器
换热管
烟气进行热交换。燃气
引
机
燃气气的气
入，燃气经过屏式全预混燃烧器燃烧屏上
燃后快速燃烧，产的烟气流经鼓式燃烧
、
气器和换热管，并通过烟囱排出。整个过
气和烟气只通过金属壁面进行能量交换，没
有
。
循环风机出口（冷空气进口）
换执管 /
烟气出口 4
（通往烟囱）
高温 •集气器
混合燃气进口
屏式全预混燃烧器
,用 Discrete Ordinates t
射换热。测
示由于热传导、
黏
引起的
烟气
CH和CO的 ,
0，因能
。
通
完全燃烧条
气
燃
现有CFD模型都只针对特
的流动，若用

2011年博士点基金资助课题名单-优先发展领域

资助额度万元）（万元）优先发展领域 40 课题类型优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40
2011年度高等学校博士学科点专项科研基金资助课题名单（优先发展领域）
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 课题编号 20110001130009 20110001130014 20110002130009 20110003130003 20110006130003 20110032130002 20110071130003 20110073130010 20110074130002 20110092130001 20110094130002 20110131130001 20110162130011 20110172130002 20110181130001 20110204130004 课题名称过渡金属催化的惰性碳氢键对羰基、亚胺的加成反应研究气体燃料的MILD燃烧基础研究电絮凝耦合膜生物反应器强化除磷与膜污染控制作用机制城市生态过程诊断与系统调控研究碱性体系细菌浸铜基础研究高温高密度热电发电机中的纳米银烧结界面研究含黑炭混合气溶胶的形成机理及其对大气能见度的影响研究热湿独立控制热泵能源系统循环的理论和实验研究中度嗜盐菌群处理高盐有机废水调控机制及相容性溶质资源化研究城市污泥低温热解同时制备生物油和活性炭技术研究深部咸水层封存二氧化碳俘获机理与有效性的尺度效应研究基于煤炭清洁利用的煤气化产物脱硫精制新技术研究复杂有色冶金生产节能降耗的过程控制理论与方法我国亚热带地区教育建筑被动节能的整合设计研究微波技术在化学工业节能环保应用中的基础问题研究加气灌溉作物生长效应与水气耦合模式研申请学校北京大学北京大学清华大学北京师范大学北京科技大学天津大学复旦大学上海交通大学华东理工大学东南大学河海大学山东大学中南大学华南理工大学四川大学西北农林科技大学申请人施章杰米建春黄霞杨志峰吴爱祥荆洪阳陈建民王如竹刘勇弟金保昇王媛王睿桂卫华何镜堂黄卡玛蔡焕杰所属领域节能环保节能环保节能环保节能环保节能环保节能环保节能环保节能环保节能环保节能环保节能环保节能环保节能环保节能环保节能环保节能环保课题类型优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域优先发展领域资助额度万元）（万元） 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40

《可燃气体着火》PPT课件

94辽宁阜新艺苑11.27特大火灾 94新疆克拉玛依友谊馆12.8特大火灾
精选PPT
29
2.防止形成爆炸性混合气体
管道、设备严格密封，设置监测装置通风良好惰气保护
V 21 O V O
21 O Vx O O / V
Vx
惰气需要量
O
临界氧含量
O/
惰气中的氧含量
精选PPT
30
对乙烷用氮气保护，氧含量临界值为11%，设备内原有空气 100m3，求：
一. 爆轰的发生过程
1.燃烧释放能量使周围气体压力升高，形成“燃气活塞”
2. “燃气活塞”压缩未燃气体，使其温度升高，燃烧产生一系列“压缩波”，且压缩波的传播速度大于燃烧速度。 3. 经过一定时间，后面的压缩波赶上前面的压缩波，二者叠加形成“激波” 4. “激波”的高压高温作用，使正常火焰面前方一定距离的处首先着火，后与正常火焰合二为一，形成“爆轰”
例：某空气中，甲烷、乙烷、丙烷、丁烷含量分别为0.8%， 1.2%，1.0%，0.5%，问该混气是否有爆炸危险？
关键：P的计算！！！！
二、爆炸极限的计算-----经验公式
5.含惰气的多组分混气爆炸极限计算---分组
例：H2=12.4%，CO=27.3%，CO2=6.2%，H2=12.4%， O2=2%，CH4=0.4%，N2=53.4%
精选PPT
38
火焰锋面
浓度
火焰锋面横向物质浓度分布
o2
距离
——产物浓度变化
——氧气浓度变化
——燃料浓度变化
精选PPT
39
思考：
1.火焰锋面处何种物质浓度为0？
A 可燃气 B 燃烧产物 C 氧气 D 氮气
2. 可燃气浓度在何处最大？

直接空气捕集二氧化碳技术研究进展

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 4 期直接空气捕集二氧化碳技术研究进展廖昌建1，张可伟2，王晶1，曾翔宇1，金平1，刘志禹1（1 中石化（大连）石油化工研究院有限公司，辽宁大连 116045；2 中国石油化工股份有限公司，北京 100728）摘要：直接空气捕集（DAC ）二氧化碳技术作为负碳排放技术的一种，可助力实现“双碳”目标，是一项极具发展前景的碳捕集技术。

本文简述了DAC 的发展历史与现有DAC 项目的运行及发展情况，介绍了碱性氢氧化物溶液、胺溶液、氨基酸盐溶液/BIGs 与碱度浓度变化四种液体DAC 技术，以及固体碱（土）金属、固态胺、金属有机框架MOFs 材料及变湿吸附等固体DAC 技术。

对各种DAC 技术的工艺流程及相关设备进行了综述，详述了各种DAC 技术的原理、二氧化碳捕集方法及吸附/吸收剂再生方式，重点分析了每种DAC 技术在吸附/吸收剂性能、再生温度、再生能耗及循环稳定性等方面的优缺点。

指出需进一步研发低成本、高吸附/吸收性能且循环稳定性好的DAC 吸附/吸收剂，优化或开发吸附/吸收剂再生工艺，同时开发适用于DAC 技术的过程强化技术，为DAC 的后续规模化与商业化应用奠定基础。

关键词：二氧化碳；直接空气捕集；吸附；吸收法；解吸中图分类号：TQ028 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2024）04-2031-18Progress on direct air capture of carbon dioxideLIAO Changjian 1，ZHANG Kewei 2，WANG Jing 1，ZENG Xiangyu 1，JIN Ping 1，LIU Zhiyu 1(1 Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals, Dalian 116045, Liaoning, China; 2 China Petroleum andChemical Corporation, Beijing 100728, China)Abstract: Direct air capture (DAC) of carbon dioxide technology is a kind of negative carbon technology. As one of the important technologies to help achieving the carbon peaking and carbon neutrality goals, DAC technology has great development prospects. The development history of DAC and the operation and development of existing DAC projects were briefly described, and some liquid DAC technologies and solid DAC technologies were introduced. The liquid DAC technologies included aqueous hydroxide sorbents, aqueous basic solutions, aqueous amino acids/BIGs and alkalinity concentration swing technologies. The solid DAC technologies included solid alkali carbonates, solid-supported amine materials, MOFs materials,moisture swing technology and so on. The technological process and related equipment of various DAC technology were summarized. The principle of various DAC technologies, carbon dioxide capture methods and adsorbent/absorbent regeneration methods were described in detail. The advantages and disadvantages of each DAC technology in terms of adsorbent/absorbent performance, regeneration temperature, regeneration energy consumption and cycle stability were analyzed. It was pointed out that it was necessary to further develop DAC adsorbents/absorbents with low cost, high adsorption/absorption performance and good cycle stability, optimize and develop adsorbent/absorbent regeneration process, and综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0606收稿日期：2023-04-14；修改稿日期：2023-06-16。

原位合成法在材料制备中的应用及进展

［ ’L ］［ (］［ ?］
盐类混合后加入高温基体金属熔体中，所加盐中 34 和 9 被金属还原出来而在金属熔体中反应形成 349: 增强颗粒，扒除副产物后即可浇注得到原位 349: 增强 ../0。要完善这种工艺，关键是开发新的盐类反应。盐和熔融铝产生如下的热扩散反应： *;: 345O N ’*12 V *3412* N *;125+ N ;* 125O ， :;95+ N *12 V 129: N :;125+ 和 129: N 3412* V 349: N +12。 :D ’D ?E 直接氧化法（ -4&%#F .%F"2 MY4="F4C<， -Z.M,） -Z.M, 是由美国 S"<Y4=% 公司开发的一种金属液直接氧化合成氧化物增强颗粒的方法。其工艺是将金属液（如 12 ）暴露于空气中，使其表面生成 12: M* 膜，里层金属再通过 12: M* 层逐渐向表层扩散继续被氧化，如此反复，最终形成 12: M* 增强的 12 基复合材料。在该方法的基础上，结合喷射沉积工艺，还发展了一种反应喷射沉积法。它是在氧化气氛中，将 12 滴分散成大量细小液滴而使其表面氧化，这些带氧化膜的液滴同时在沉积过程中，因相互碰撞使 12: M* 膜破裂分散，内部 12 液迅速冷却凝固，从而形成具有弥散分布的 12: M* 增强 12 基复合材料。 -Z.M, 的优点是工艺简单、成本低、基体与增强相之间的界面相容性高、铸造性能好，但氧化物的生长量和形态分布不易控制，分布均匀性不好。;$"F&4 等人利用 -Z.M, 研制出了 12: M* 增强的 12W84、 12WK4W.B 和 12WK4WX< 等 ../0，其中

南昌大学学报(工科版)2020年(第42卷)总目次

第42卷第4期 2020年12月南昌大学学报（工科版）Journal of Nanchang University( Engineering & Technology)Vol.42 No.4Dec.2020南昌大学学报（工科版）2020年（第42卷）总目次第1期•环境、化学与材料工程•催化加氢制备苯并三氮唑类紫外吸收剂U V-P......................陈果，贾毅伟，张家荣，乐治平（1) D B D等离子体及其优化对污泥破解和厌氧产甲烷的影响..........刘涛,杨长河，熊匡，董嘉琦，杨依(5)基于灰关联分析的改进地累积指数模型............................冯辉，汪继力，李世曙，闫峰（10)我国硫化物水生生物水质基准初探......................朱秋平，张萌，葛刚，冯兵，王启沛，姚娜（16)•土木工程与力学•玻璃纤维复合材料拉伸损伤的声发射信号模式识别分析......钢结构弹塑性动力响应下多尺度模型板壳节段长度影响因素分析既有预应力混凝土结构承载力影响参数分析................基于遗传算法的数据最大熵概率分布计算..................导流板角度对C G型混流泵影响的试验研究.................滨海平原河网闸群联合调度模拟...........................•机械与动力工程•艾灸辅助机器人的运动学分析与仿真.......................基于改进Catmull-Clark细分算法的曲面优化................镀锌钢板添加C u粉U-M I G焊接工艺及成型机制.............基于激光位移传感器的零件轮廓曲线重建策略...............•信息工程与数理科学•基于偏振散射特性的仿生植被识别方法研究.................基于稀疏技术的快速高斯-赛德尔潮流算法................一种fishbone仓储布局下拣选路径存取协同策略的优化.......智能变电站二次回路性能的现场测试与分析.......................万乐，闫小青，张纯，陈红亮（23) .....田钦，彭雷雷，丁利，陈宝魁（28) ....................黄颖,许永吉（33) ....................彭颖，朱南海(40) ..........杨小帆，王敬娬，于永海（46) .....闫福恩，王立辉，周伯豪，陈欣（51)..................乐文辉，熊根良（57) ..................吴禄慎，王启宇（64)•俞小康,马国红，吴春祥，洪蕾，文华（70) .........................陈金辉（76)..............王晓，徐将，刘木华（81)陈恳，魏艺君，熊哲浩，戴雨心，廖嘉文（85) ............刘建胜，申诚，雷兆发（90) ..................曾晖杰，王冠南（98)•n•南昌大学学报（工科版)2020 年第2期•环境、化学与材料工程•环鄱阳湖城市污水处理厂污泥中全氟化合物的污染特征.............................................何宗健，甘甜，彭希垅，罗一茗，陈彬，陈春丽（103)打印室P M2.5导致的体内外损伤与机制探究........................邹长伟，杨红，陈廷涛，黄虹（109)花状SnS@C N T s/S复合正极材料用于高性能锂硫电池.....蒋以号，杨青青，黄译锋，陈世霞，王珺（117)稻壳制备石墨化碳研究.........................................张家荣，贾毅伟，陈果，乐治平（124)在氢碘酸参与下酒石酸选择性转化为丁二酸的研究.....................................龙金根，王彦召，黄可欣，郑海欣，李腾，黄云，杨维冉（129)•食品与生物工程•4种天然植物提取物的活性成分及其生物活性比较................吴莎莎，张国华，陈茏，曾哲灵（137)芦笋老茎中总黄酮的提取及其抗氧化性能........................贾毅伟，张家荣，陈果，乐治平（144)•土木工程与力学•钢纤维再生骨料混凝土单轴受拉应力应变曲线数值模拟........................余闽明，罗素蓉（149)大体积混凝土水化温升开裂的计算模拟............孟宪乔，汪和龙，邵先锋，武修乐，孟哲，兰志文（156)不同因素对基坑桩锚支护结构变形的影响............................赵抚民，黄震钢，温平平（163)基于S W M M的多情境城市雨洪控制模拟.........................................李卓，杨舢（169)•机械与动力工程•2024铝合金超精密车削表面残余应力模拟及参数优化.....熊瑞亮，刘旭波，熊智文,章少剑，赵丽（176)基于复杂网络的航空产品协同创新知识网络鲁棒性优化..........................王有远，王刚（181)•信息工程与数理科学•一种压缩感知域心律失常心拍识别方法..............................刘继忠，赵鹏，翟强，华晶（188)基于函数型数据分析的疲劳驾驶状态识别..............刘卓,邹淑丽，上官鹏鹏，邱桃荣，白小明（194)基于分类冲击的性能可恢复产品可靠性评估余慧琴，董秋仙，刘君（199)第4期南昌大学学报（工科版）2020年（第42卷）总目次•I•第3期环境、化学与材料工程•球形钴镍双金属有机框架材料的制备及其在超级电容器中的应用••…谢樑,胡易成，陈世霞，王捃（205)水泥厂包装车间的粉尘污染特征......................................彭霖，刘小真,杨明生（214)基于健康风险的改进内梅罗指数模型..................................汪继力，李昕禹，闫峰（220) U A S B+C A S S组合工艺处理啤酒生产废水.....................…邹义龙，冯斐，邓觅，万金保（224)..........李曰威，陈世霞，王捃（228)镍-氮-碳材料作为二氧化碳电催化剂的应用..................•土木工程与力学•海底地震动作用下隔震桥地震反应........................陈宝魁，卢宏飞，宋固全，田钦，范力（233)非饱和土剪切试验颗粒流模拟...............................................刘小文,查崇伦(242)扭簧的扭转刚度计算及试验研究......................................汤心仪，刘涛，黄模佳（249)夏热冬冷地区热桥对低层建筑能耗的影响.....................•杜海存,谢潇宇，郭兴国，刘向伟（254)..............余海玲，郑建岚（260)氢氧化钙溶液浸泡后碳化对再生粗骨料的影响.................•机械与动力工程•基于X F E M的孔洞对裂纹扩展路径影响分析.................................涂文锋，赵士祥（265)波浪形扰流元件对管翅式换热器传热及压降的影响.....邱剑涛，戴源德，朱孟帅，张诺晨,顾明明（273)基于M P C的自动驾驶车辆横向路径跟踪控制............................陈威,廖文浩，刘明春（279)•信息工程与数理科学•四维超混沌系统及其在数据加密中的应用...................................欧国成，刘小园（289)基于F G M函数的不同贮备部件下两部件串联系统的优劣分析……......................梁叶子（294)具有显著异常值的夜间模糊图像非盲去模糊李振翮，武友新（300).汉.南昌大学学报（工科版)2020 年第4期•环境、化学与材料工程•香烟自由燃烧产生的P M i5及其碳组分谱特征.....不同聚合方法制备的重金属离子印迹材料吸附性能…热泵-循环风工艺干化污泥的传热过程和能耗剖析…•土木工程与力学•顶板与竖向加劲肋围焊端部局部应力优化分析.....多种因素影响下的超弹性S M A丝材力学性能.......圆形中空夹层不镑钢管混凝土短柱轴压力学性能分析防屈曲支撑混凝土框架结构地震损伤分析.........夏热冬冷地区植被屋面热质传递模型及实验验证……基于C F D技术的中庭建筑空调送冷风的气流组织优化基于动态贝叶斯网络的复杂建设项目组织领导力研究 •机械与动力工程•秸秆类预处理设备的挤出螺杆叶片的强度分析与优化基于非线性规划的差速器轻量化设计..............电池包侧面碰撞仿真响应特性和安全性分析....... 600 M W直接空冷凝汽器变工况模型建立及特性分析•••信息工程.基于云通讯的监护系统多生理数据传输策略.......基于Arduino的C A N通信模块的设计......................黄虹，圣莉，贺冰洁，邹长伟（307) .......朱雯婷，陈先鑫，熊华，彭海龙（314) ....................裴锋初，张立奎（321).......高天，吉伯海，傅中秋，高玉强（327)唐枫华，董新伟，胡淑军，廖志勇，宋固全（334) .......彭桂瀚，宋春生，罗慧茶，王洁（340) ............................刘如月（346) .......郭兴国，何石维，王佳，刘向伟（355) .....彭冬根，程南洋，杨泽煊，徐少华（361) ............罗岚，程亮，涂志昊，谢敏（368)....................刘鉴钰，黄兴元（376) ....................刘建刚，杜风娇（381)•….董晴雯，王丽娟，陈宗渝，程晨，吴波（386) ...............朱星荣，汪霞，余廷芳（392)••刘继忠，徐文娬，谢毓顺，刘鸿，郑莉萍（397) ...............黄菊花，顾晓辉，曹铭（404)附:南昌大学学报（工科版)2020年（第42卷）总目次卷终(I )第4期南昌大学学报（工科版）2020年（第42卷）总目次•V•No.lCatalytic hydrogenation to prepare benzotriazol UV-P ........................................CHEN Guo,JIA Yiwei^ZHANG Jiarong^LE Zhiping( l) Effects of DBD plasma and its optimization on sludge cracking and anaerobic methanogenesis.........................................................................................................LIU Tao, YANG Changhe, X IONG Kuang, D ONG Jiaqi, YANG Yi (5) Improvement of geo-accumulation index based on grey relational analysis .................FENG Hui, WANG Jili^LI Shishu, YAN Feng( 10) Derivation of aquatic life water quality criteria for sulfide in China......................................................................................ZHU Qiuping，ZHANG Meng，GE Gang，FENG Bing，WANG Qipei，YAO Na(16) Acoustic emission signal pattern recognition of tensile damage of glass fiber composite.......................................................................................................................WAN Le, YAN Xiaoqing, ZHANG Chun, CHEN Hongliang( 23) Analysis of the influence factors of segment length of shell in multi-scale model under the elasto-plastic dynamic response of the steel structure ...........................................................................................................................TIAN Qin, PENG Leilei, DING Li, CHEN Baokui(28) Analysis on the influence parameters of the bearing capacity of the existing prestressed concrete structure...................................................................................................................................................................................HUANG Ying,XU Yongi(33) Calculation of maximum entropy probability distribution of data based on genetic algorithm .................PENG Ying ,ZHU Nanhai (40) Experimental study on the influence of guide vane angle on cg-type mixed flow pump..............................................................................................................................................YANG Xiaofan, WANG Jingbin, YU Yonghai (46) Simulation of joint dispatching of river network sluice group in coastal plain................................................................................................................................YAN Fuen, WANG Lihui, ZHO U Bohao, CHEN Xin (51) Kinematics analysis and simulation of moxibustion assistant robot ........................................................... LE Wenhui, X IONG Genliang( 57) Surface optimization based on improved Catmull-Clark subdivision algorithm ............................................. WU Lushen, WANG Qiyu( 64) U-MIG welding process and forming mechanism of adding Cu powder to galvanized steel sheet....................................................................................................YU Xiaokang, MA Guohong, WU Chunxiang, HONG Lei, WEN Hua (70) Reconstructionstrategy for profile curve of part using a laser displacement sensor ........................................................... CHEN Jinhui (76) Study on the method of biomimetic vegetation recognition based on polarization scattering............................................................................................................................................................WANG Xiao, XU Jiang, LIU Muhua (81) A fast Gauss-Seidel power flow algorithm for power system based on sparse technology.........................................................................................................CHEN Ken, WEI Yijun, XIONG Zhehao, DAI Yuxin, L IAO Jiawen( 85) Optimization of cooperative strategy of picking path access under the fishbone warehouse layout...................................................................................................................................................LIU Jiansheng, SHEN Cheng, LEI Zhaofa (90) Field test and analysis of the performance of the secondary circuit of the intelligent substation.....................................................................................................................................................................ZENG Huijie, WANG Guannan( 98)• ^ •南昌大学学报（工科版)2020 年No.2Pollution characteristics of perfluorinated compounds in sludge from urban wastewater treatment plants around Poyang Lake ........................................................................HE Zongjian, GAN Tian, PENG XHong ,LUO Yiming, CHEN Bin, CHEN Chunli(103) In vivo and in vitro injury caused by PM2.5 in printing room and its mechanism..............................................................................................................ZOU Changwei, YANG Hong, CHEN Tingtao, HUANG Hong( 109) Flower-like SnS@ CNTs/S cathode composite for high-performance lithium-sulfur battery......................................................................................JIANG Yihao，YANG Qingqing，HUANG Yifeng，CHEN Shixia，WANG Jun(117) Preparation of graphitized carbon from rice husk ............................................. ZHANG Jiarong, JIA Yiwei, CHEN Guo, LE Zhiping( 124) Selective production of succinic acid by tartaric acid with hydriodic acid...................................LONG Jingen, WANG Yanzhao,HUANG Kexin, ZHENG Haixin, LI Teng, HUANG Yun, YANG Weiran( 129) Comparison of the active components and biological activities of the extracts from the four natural plant extracts ..................................................................................................................WU Shasha, ZHANG Guohua, CHEN Long, Zeng Zheling( 137) Extraction and anti-oxidation property of total flavonoids from old stems of asparagus...........................................................................................................................JIA Yiwei,ZHANG Jiarong,CHEN Guo,LE Zhiping(144) Numerical simulation of uniaxial tensile stress-strain curve of steel fiber recycled aggregate concrete..........................................................................................................................................................................YU Minming，LUO Surong (149) Calculation and simulation of hydration temperature rise cracking of mass concrete...............................................................MENG Xianqiao, WANG Helong, SHAO Xianfeng, WU Xiule,MENG Zhe, LAN Zhiwen( 156) The influence of different factors on the deformation of pile-anchor supporting structure of foundation pit................................................................................................................................ZHAO Fumin,HUANG Zhengang, WEN Pingping( 163) Simulation of urban rainwater control in multi-scenario based on SWMM ........................................................... LI Zhuo, YANG Shan( 169) Simulation and parameter optimization of surface residual stress in 2024 aluminum alloy ultra precision turning ......................................................................................XIONG Ruiliang, LIU Xubo, XIONG Zhiwen, ZHANG Shaojian, ZHAO Li (176) Knowledge network robustness optimization for collaborative innovation of aviation products based on complex networks .....................................................................................................................................................................WANG Youyuan.WANG Gang( 181) An arrhythmia heartbeats identification method in CS domain ..........................LIU Jizhong, ZHAO Peng, ZHAI Qiang, H UA Jing(188) Driving fatigue recognition based on functional data analysis.............................................................................LIU Zhuo, ZOU Shuli, S HANGGUAN Pengpeng, QIU Taorong, B AI Xiaoming(194) Performance recoverable product reliability assessment based on classification shock ........YU Huiqin，DONG Qiuxian，LIU Jun(199)第4期南昌大学学报（工科版）2020年（第42卷）总目次• M •No.3Construction of spherical cobalt-nickel bimetallic metal-organic framework and its application in supercapacitors ................................................................................................................................XIE Liang,HU Yicheng, CHEN Shixia, WANG Jun( 205) Dust pollution characteristics of packing workshop of cement plant ..........................PENG Lin, L IU Xiaozhen, YANG Mingsheng( 214) Improved Nemerow index model based on health risk theory ........................................................... WANG Jili, L I Xinyu, YAN Feng( 220) Freatment of brewery wastewater by UASB+CASS combined process .................ZOU Yilong, FENG Fei, DENG M i, WAN Jinbao ( 224) Application of nitrogen-doped nickel catalysts in electrocatalytic reduction of carbon dioxide.......................................................................................................................................................LI Yuewei, CHEN Shixia, WANG Jun( 228) Seismic response ofthe sea-crossing isolated bridge under offshore ground motion.........................................................................................................CHEN Baokui，LU Hongfei，SONG Guquan，TIAN Qin，FAN Li(233) Particle flow simulation for unsaturated soil shear experiment ...............................................................LIU Xiaowen，ZHA Chonglun(242) Calculation and experimental study on torsional stiffness of torsion spring ..........................TANG Xinyi, LIU TAO, HUANG Mojia ( 249) Influence of thermal bridges on energy consumption of low-rise buildings in hot-summer and cold-winter zone .......................................................................................................................DU Haicun, XIE Xiaoyu, GUO Xingguo, LIU Xiangwei ( 254) Effect of C〇2curing after Ca(0H)2 soaking on the recycled coarse aggregates ...............................YU Hailing, Z HENG Jianlan( 260) XFEM analysis of the effects of hole on crack propagation path ........................................................... TU Wenfeng，ZHAO Shixiang(265) Effect of wavy vortex generators on heat transfer and pressure drop of fin-and-tube heat exchanger..................................................................................QIU Jiantao，DAI Yuande，ZHU Mengshuai’ZHANG Nuochen，GU Mingming(213) Lateral path tracking control of self-driving vehicle based on MPC ............................... CHEN Wei，LIAO Wenhao，LIU Mingchun(219) Four-dimensional hyperchaotic system and its application in data encryption ...................................OU Guocheng，LIU Xiaoyuan(289) Advantage and disadvantage analysis of series system of two parts with different standby parts based on FGM ........LIANG Yezi (294) Non-blind deblurring of night blurred images with significant outliers LI Zhenhe, WU Youxin( 300)•珊•南昌大学学报（工科版)2020 年No.4PM2 5 and carbon components generated from cigarettes burning in smoldering method.......................................................................................................................HUANG Hong, S HENG Li, HE Bingjie ,ZOU Changwei (307) Comparison of the heavy metal imprinted materials prepared by three polymerization methods..............................................................................................................ZHU Wenting, CHEN Xianxin,XIONG Hua,PENG Hailong( 314) Heat transfer process and energy consumption analysis of heat pump-circulated wind for drying sludge technology ..........................................................................................................................................................................PEI Fengchu, ZHANG Likui (321) Investigate on local stress optimization of deck-vertical stiffener welding end................................................................................................................................GAO Tian, JI Bohai, FU Zhongqiu, GAO Yuqiang( 327) Mechanical property of SMA wire considering the main influence factors......................................................................................TANG Fenghua，DONG Xinwei，HU Shujun, LIAO Zhiyong，SONG Guquan(334) Analysis on axial compression mechanical behavior of circular concrete-filled double skin steel tubular short columns with external stainless steel tube ............................................................................. PENG Guihan,SONG Chunsheng,LUO Huiling, WANG Jie(340) Seismic damage analysis of RC frame with buckling-restrained braces .................................................................................. LIU Ruyue (346) Heat and mass transfer model of vegetation roofs in hot and humid climate region and its experimental verification ...........................................................................................................................GUO Xingguo, HE Shiwei, WANG Jia, LIU Xiangwei (355) Optimization of cooling air distribution of air conditioning in atrium building based on CFD technology.........................................................................................................PENG Donggen, CHENG Nanyang, YANG Zexuan, XU Shaohua (361) Organizational leadership of complex construction projects based on dynamic Bayesian network.....................................................................................................................................LUO Lan, CHENG Liang, TU Zhihao ,XIE Min( 368) Strength analysis and optimization of the extrusion screw blade of straw pretreatment equipment.....................................................................................................................................................................LIU Jianyu, H UANG Xingyuan( 376) Lightweight design of differential mechanism based on nonlinear programming ...................................LIU Jiangang ,DU Fengjiao (381) Analysis of response characteristics and safety of battery pack side impact simulation...........................................................................................DONG Qingwen, WANG Lijuan, CHEN Zongyu, CHENG Chen ,WU Bo (386) Model establishment and characteristic analysis of 600 MW direct air-cooled condenser in variable conditions ...................................................................................................................................................ZHU Xingrong, WANG Xia, YU Tingfang( 392) Multi-physiological data transmission method for cloud communication based health monitoring system.........................................................................................................LIU Jizhong,XU Wenbin,XIE Yushun,LIU Hong,ZHEN Liping(397) Design of CAN communication module based on Arduino .................................................HUANG Juhua, GU Xiaohui, CAO Ming(404)The End of Volume。

木质素催化解聚与氢解

第2卷第2期新能源迚展Vol. 2 No. 22014年4月ADVANCES IN NEW AND RENEWABLE ENERGYApr. 2014* 收稿日期：2014-02-08 修订日期：2014-4-14基金项目：国家自然科学基釐（51306191，51276183）；国家科技支撑计划（2014BAD02B01）；973项目（2012CB215304） † 通信作者：马隆龙，E-mail ：mall@文章编号：2095-560X （2014）02-0083-06木质素催化解聚与氢解*龙金星，徐莹，王铁军，张兴华，张琦，马隆龙†，李宇萍（中国科学院广州能源研究所，中国科学院可再生能源重点实验室，广州 510640）摘要：木质素是自然界中唯一可直接提供芳环的可再生能源。

木质素催化转化制备单酚及烃类等其他重要化学品是其高效综合利用的重要手段。

本文对木质素的基本结构和主要利用方式迚行论述，幵对其催化热解聚和氢解过程的最新研究迚展迚行了详细探讨，对木质素主要化学键——β-O-4键的断裂机理迚行了简述。

在此基础上，总结了当前木质素解聚和氢解过程中的难题，幵对未来的技术収展迚行了展望。

关键词：木质素；解聚；氢解；单酚；烃中图分类号：TK6 文献标志码：A doi ：10.3969/j.issn.2095-560X.2014.02.001Catalytic Depolymerization and Hydrogenolysis of LigninLONG Jin-xing, XU Ying, WANG Tie-jun, ZHANG Xing-hua,ZHANG Qi, MA Long-long, LI Yu-ping(Key Laboratory of Renewable Energy, Guangzhou Institute of Energy Conversion,Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China)Abstract: Lignin is the unique, renewable and natural aromatic polymer. The efficient transformation of lignin into phenolic monomers and other high value-added chemicals such as hydrocarbons has long been regarded as an important comprehensive utilization approach. In this paper, we focused on the basic structure and the main treatment technologies of this aromatic material. The recent progress in the catalytic thermal depolymerization and hydrogenolysis were reviewed intensively. The catalytic mechanism for the degradation of lignin characteristic chemical bond β-O-4 was also given. Furthermore, the current technique challenges were summarized. Moreover, future technologic explorations for the efficient application of lignin were proposed.Key words: lignin; depolymerization; hydrogenolysis; phenolic monomer; hydrocarbon0 引言木质素（Lignin ）是由多个苯丙烷结构单元（即愈创木基结构、紫丁香基结构和对羟苯基结构等）组成的一种复杂酚类聚合物，是自然界中唯一能直接提供芳环的可再生资源。

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（．ｔｅＫｙＬｂｒｔｙｏｉｃｎｅＵｉｒｉｆｃｅｃｎｅｈｏｇｈａｅｉ３０６Ｃｉａ１ＳａｅａｏａｒｆｒＳｉｃ，ｎｖｓｙｏｉｅａｄＴｃｎｌｙｏＣｉ，Ｈｆ０２，ｈｎ）ｔｏＦｅｅｅｔＳｎｏｆｎｅ２（．ｈｎｑｎｎｃａＧｏｉｉｒｔｕｌｅｕｔＦｒｒａｅＣｏｇｉ００９Ｃｉ）２ＣｏｇｉｇＭｕｉｐｌａｘＤｓｉｂｃＳｃｒｙｉＢｇｄ，ｈｎｑｎ４０３，ｈｎｉｎｔｃＰｉｉｅｉｇａ
烧模拟计算量大，且描述反应的数学系统具有极强的“ 刚性 ” 限制了反应机理的实际应用，去除，而
冗余反应和组分的简化机理具有描述燃烧的全面性优点，降低了数学系统的“ 且刚性 ” 因此耦合，简化机理的火焰结构数值预测具有优势。本文采用基于矩阵分析的主成分（Ｃ分析技术，析ＰＡ）分研究了ｗｎ等发展的４９步ＣＨ详细反应动力学机理，ａｇ６。获得了组分的重要性排序，于此分别基
ｓｒｎｇ“ｓｉｎｓ ” Ｉｉｔｈｅｐｒｃｉａｐｉａｉｎｏｈｅｒａｔｏｃａｉｍ．Ｔｈｅｕｅｃａｉｍｔｏｔｏｔｅｓ．ｔｌｍｉｓｔａｔｃｌａｐｌｔｏｆｔｅｃｉｎｍｅｈｎｓｆｃｅｒｄｃｄｍｅｈｎｓｗｉｎｈｒｄｎａｔｒａｔｎｎｓｅｉｓｈａｄａｔｇｓｏｅｉｔｇｔｏｕｓｉｎｃｍｐｅｅｓｖｎｓ．Ｆｕｈｒｒｅｕｄｎｅｃｉｓａｄｐｃｅｓａｖｎａｅｆｄｐｃｉｈｅｃｍｂｔｏｏｒｈｎｉｅｅｓｏｎｔｒｅｍｏｅ，ｉｔｌｗｅｓｔｅ “ ｔｆｅｓｏｈｔｅｔａｙｔｍ．Ｔｕｒｃｌｐｅｉｔｏｏｐｉｇｗｉｈｒｄｅｃａｉｍａｏｒｈｓｉｎｓ ” ｆｔｅｍａｈｍａｉｌｓｓｅｃｈｅｎｍｅａｒｄｃｉｎｃｕｌｔｅｕｃｄｍｅｈｎｓｈｓｉｎ
ｔｎｉＯｓｍｐｅｔａｔｃｎｔｄｓｒｂｈｘｄｔｏｃａｉｍｆｈｄｏａｂｎｆｅｓｉｓＳｉｌｈｔｉａ ’ ｅｃｅｔｅｏｉａｉｎｍｅｈｎｓｏｙｒｃｒｏｕｌ．Ｂｕｏｐｉｇｓｍｕａｉｎｏｈｏｉｔｃｕｌｎｉｌｔｏｆｔｅ
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ＡｓａｔＣｎｆｈａｒｐｃｅｆｉｕｆｄＰｔｌｍＧｓＬＧ）ｔｐｒｎｅｉｄｓａｓｃｏｂｔｃ：３ｉｏｅｅｍｊｅｉｏｑｅｅｅｒｅａ（Ｐ．ＩＳｍｏｔｔｏｔｕｔｌｅｔｒＨ８ｓｏｔｏｓｓＬｉｏｕ ’ｉａｔｈｎｒｉｒ
针对Ｃ／３Ｈ８空气扩散火焰的ＰＡ简化机理构筑Ｃ
邢佳佳，邱榕李山岭蒋勇，，
（．１中国科学技术大学火灾重点实验室，合肥２０２）３０６
（．２重庆市高新区公安消防支队，重庆４０３）００９摘要：３是液化石油气（Ｐ）ＣＨｓＬＧ的主要成分，其火焰结构的数值预测对于消防等相关行业具有重要意义。单步或总包反应过于简单，能描述碳氢燃料的氧化机制，不而耦合燃料详细机理的燃
ｄｔｉｄｍｅｈｎｓｆｒｃｍｂｓｏｓｖｒｏｌｘＡｎｈｅｃｐｉｎｏｈｔｅｔａｙｔｍａｅｅａｌｃａｉｍｏｕｔｎｉｅｙｃｍｐｅ．ｅｏｉｄｔｅｄｓｒｔｆｔｅｍａｈｍａｉｌｓｓｅｈｓａｖｒｉｏｃｙ
构筑了３０步和２４步两个简化机理，２１针对典型扩散火焰的计算，表明建立的两个简化机理具有较
高的模拟可靠性，同时也提供了一种框架简化机理的构筑方法。关键词：细反应动力学机理；详机理简化；丙烷；扩散火焰
中图分类号：６３０４文献标识码：Ａ
第７卷第９期２１年９月０１
中国安全生产科学技术
ＪｕｎｌｏｆｔｃｅｃｎｃｎｌｇｏｒａｆＳａｅｙＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙ
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Ｖｏ．１７Ｎｏ．９
Ｓｐ．０１ｅ２１
文章编号：６３—１３２１）一９—０１０１７９Ｘ（０１００８— ６