摘要
随着工业的发展与科技的进步，不可再生能源的需求越来越大，石油资源的开采和运输也日渐频繁，但是随之而来的是众多的石油泄漏事件以及水污染问题。碳气凝胶（CA）是一类轻质、高比表面积与孔隙度、化学稳定的多孔三维碳材料，已被用作溢油污染的高效吸附材料。纤维素作为一种大量存在于自然界的生物质资源，是制备碳气凝胶的低成本、可再生原材料，但仍需要克服制备工艺繁琐、吸附性能较低等问题。本研究以两种农业废弃物，玉米秸秆（C）、水稻秸秆（R）为原材料提取纤维素，通过简便的超声分散-冷冻干燥-一步碳化法制得秸秆基纤维素碳气凝胶CBCA与RBCA,并采用尿素共热解的活化方式制得了超轻、疏水、高吸油效率的纤维素碳气凝胶N-CBCA与N-RBCA,探讨了纤维素质量比、碳化温度、活化作用对碳气凝胶的形态结构与吸附性能的影响。主要研究结果如下: （1）通过碱热-漂白法提取纯化了玉米秸秆纤维素以及稻草纤维素，制备了纤维素与水质量比为1/50、1/100、1/200的纤维素碳气凝胶并表征，探讨纤维素质量比对碳气凝胶的影响。在600℃碳化温度下，不同纤维素质量比的碳气凝胶均形成三维立体骨架，并呈现较好的疏水性能（水接触角≥120°）。CBCA与RBCA均在1/200时呈现最佳吸附效果，CBCA-200、RBCA-200对不同有机、油类物质吸附性能分别为87-128g/g与104-124g/g。 （2）以纤维素/去离子水的比例为1/200制备两种纤维素气凝胶样品，制备了碳化温度为500℃、600℃、700℃的碳气凝胶并表征，探讨碳化温度对碳气凝胶的影响。随着温度升至700℃,CBCA与RBCA的疏水性均增强（水接触角≥130°），吸附性能得到有效提升，CBCA200-700、RBCA200-700对不同有机、油类物质吸附性能分别为95-173g/g与97-169g/g。 （3）以纤维素/去离子水的比例为1/200、碳化温度为700℃,通过尿素共热解的方式制备尿素活化碳气凝胶N-CBCA与N-RBCA并表征，探讨活化作用对碳气凝胶的性能影响。尿素活化进一步增强了材料的疏水性（水接触角≥140°），扩大了比表面积与孔容，提升了吸附性能。活化后的N-CBCA200-700、N-RBCA200-700比表面积分别为123.6335m2/g、143.3033m2/g,较活化前提升了5-9倍;对不同有机、油类物质吸附性能分别为99-197g/g与97-186g/g,且吸附过程符合准二级吸附动力学。 （4）对比（N-）CBCA与（N-）RBCA,CBCA的比表面积、孔容、吸附性能等均优于RBCA,说明生物质材料本身的性质会对碳气凝胶的性能产生较大影响。 本研究提出一种简便的秸秆基纤维素碳气凝胶制备方式，对不同秸秆生物质材料制备碳气凝胶的普适性展开了一定的讨论，为农业废弃物在溢油修复领域的应用提供了实验基础。
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