有序结构的生物炭功能材料在生物医学和环境领域的应用

发布时间：2021-06-16 01:56

　　生物炭是在很少或没有氧气的条件下通过各种热化学过程热解生物质（作物残留物和木材生物质等）得到的一种富含碳的固体,已被公认为是一种可应用于能源生产和环境修复的多功能材料。在过去几十年中,生物炭在生物能源方面的应用包括:生物能源生产、土壤肥力增强、碳封存、环境修复等。在前人的基础上,本文开发了甘蔗生物炭和硼酸盐生物玻璃在骨修复方面结合的应用,麦秆生物炭与3D打印技术在水净化方面结合的应用,以及蒲秆生物炭与纳米氧化锌材料在牙齿美白上结合的应用,为生物炭资源化利用的发展奠定理论和技术基础,具体工作包括:一、受甘蔗生物炭的类骨结构的启发,通过原位硼酸盐玻璃改性制备了甘蔗生物炭衍生的类骨硼酸盐玻璃支架。溶胶-凝胶法得到的硼酸盐玻璃的组分为30-5B（Si/B比）,在此基础上制备的具有甘蔗结构纹理的3D硼酸盐玻璃支架的元素分布和多层结构均实现了与天然骨相匹配。在元素和结构两个方面开发出与骨骼匹配的3D生物支架。随后的动物植入实验研究了硼酸盐玻璃支架的内部结构对骨修复效果的影响。实验结果表明:植入物的微观结构取向对骨修复的效果（速度和精度）具有重要影响,并初步讨论其相关潜在机制。二、麦秆是一种廉价且丰... 

【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校

【文章页数】：100 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

关于生物炭的生产，应用和对全球气候影响的示意图（图片来源于参考文献2）

图 1.2 各种基于生物炭的功能材料及其潜在的应用（图片来源于参考文献 2） 生物炭的应用如图 1.3 所示，生物炭的功能材料应用于化学催化、生物燃料、农业、储保护和生物医学等各个领域。[3]对于催化应用，磺化生物炭对各种酸催反应显示出积极活性，包括有机酸在水溶液中的酯化反应，醇和胺的酰的烷基化，和生物质水解等。生物炭与金属纳米粒子的复合物对许多有化具有快速响应，包括燃料电池中的氧化还原反应，氢化和脱氢，生物或气化等。对于储能应用，作为超级电容器电极材料的生物炭衍生的多表现出高性能，包括高比电容和出色的循环稳定性。[4]作为氢气储存的生材料显示出高吸附能力。对于环保应用，生物炭材料有非常丰富的表且其孔隙率容易调整，在二氧化碳捕获和污染物吸附方面大展身手。对药应用，医用活性生物炭可以预防胃肠道吸收某些毒素和药物。

图 1.3 生物炭的应用领域的示意图（图片来源于参考文献 3）在能源方面的应用机，环境污染和全球变暖是目前人类面临的严重的全球问液体和气体燃料，特别是煤，石油和天然气长期以来一直是化石燃料储备在逐年减少，而全球能源需求到 2050 年平的两倍，这就迫切需要替代能源的供应，尤指可再生能

【参考文献】：
期刊论文
[1]Review on Zinc Oxide Nanoparticles: Antibacterial Activity and Toxicity Mechanism[J]. Amna Sirelkhatim,Shahrom Mahmud,Azman Seeni,Noor Haida Mohamad Kaus,Ling Chuo Ann,Siti Khadijah Mohd Bakhori,Habsah Hasan,Dasmawati Mohamad.  Nano-Micro Letters. 2015(03)



本文编号：3232131