裂解温度调控溶解性生物炭光敏化产生活性氧自由基

摘要：

溶解性生物炭受紫外光辐射产生的活性氧自由基(Reactive oxygenspecies,ROS)易对环境造成影响,受到环境领域的持续关注.以玉米秸秆为原料,在不同裂解温度(200～600℃)下制备了 5种生物炭,并通过水提得到溶解性生物炭(Dissolved biochar,DBC),系统考察了生物炭裂解温度对DBC结构和组分的影响,并利用化学分子探针定量研究了 DBC在紫外光辐射下产生常见ROS的能力,如羟基自由基(Hydroxyl radical,·OH)、单线态氧(Singlet oxygen,1O2)和超氧自由基(Superoxide radical,O2·-).结果表明,DBC主要由有机酸、类蛋白质和纳米级生物炭构成,前两者皆会随生物炭裂解温度上升而减少,后者则会逐渐增多.高温DBC-(400～600℃)具有更强芳香性和疏水性,但荧光物质含量极低.对DBC产生的ROS进行定量研究发现,仅DBC-200℃和300℃产生少量·OH.DBC-300℃的1O2表观量子产率(Φ1O2)最多,为7.41％;DBC-400℃的O2·-表观量子产率(ΦO2·-)最多,为2.12％.DBC-300℃中荧光物质和腐殖酸类物质更多,羰基和醛醌类官能团比例最高,促进其产生更高的102含量;DBC-400℃芳香性结构丰富且更强,促进其产生更高的02·-含量.DBC经长期紫外光辐照(168h)后,芳香性降低,高分子量化合物减少,自身也会通过光矿化形式(约30％)参与碳循环.本文为阐明DBC自身光降解、光敏化ROS产能和组成结构间的构-效关系提供了理论依据,为DBC潜在的环境污染修复应用奠定了坚实基础.

关键词：溶解性生物炭、裂解温度、光敏化、活性氧自由基、构-效关系

所属期刊栏目：43

分类号：X131(环境化学)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家重点研发计划

在线出版日期：2023-03-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：286-299