与普通硅酸盐水泥相比,粉煤灰基地质聚合物可大幅减少生产过程中的碳排放,提供了开发新型绿色高附加值产品的新途径。近10年来,粉煤灰基地质聚合物领域发文近6 000篇,有必要进行基于科学计量学方法的定量分析,为粉煤灰基地质聚合物研究及粉煤灰的绿色综合利用提供参考。本文检索Web of Science核心合集及中国知网学术文献总库中文献,基于CiteSpace分析发文群体和关键词,构建共现网络,分析研究趋势和热点。结果表明: 2013-2023年粉煤灰基地质聚合物的研究热度持续保持; 中、英文文献核心作者发文频次占比均超过5%,英文文献发文机构间合作更紧密; 关键词共现图谱以及聚类和突现分析结果说明相关研究集中于力学性能和吸附性能,且后者逐渐成为近年的研究热点; 粉煤灰基地质聚合物及其复合材料捕集CO2气体和去除水体污染物的性能和机制仍为应用的热点课题之一。反应体系的化学组成是粉煤灰基地质聚合物力学性能和吸附性能区别于其他地质聚合物的主要因素,利用化学组成协同调控力学性能与吸附性能的研究是今后的一个主要发展趋势。

以钢渣为主要原料，水玻璃为激发剂，H2O2为发泡剂，制备多孔地质聚合物材料。采用XRD、FTIR、SEM、BET等对原料及最终试样进行表征，研究钙硅比、激发剂和H2O2掺量对该材料性能的影响。将所制备的多孔地质聚合物用作吸附剂，初步考察该材料对Cu2+的吸附效果。试验表明：当钙硅比为1.0，水玻璃掺量为20.4%（质量分数），发泡剂掺量为4%（质量分数）时，该材料性能良好，总孔隙率864%，抗压强度05 MPa，体积密度0.408 g/cm3，体积吸水率56.31%，钢渣使用率65.85%，比表面积与孔容显著提高。吸附结果显示：该材料对Cu2+吸附效果良好，去除率可达91.44%，平衡吸附量达到15.239 mg/g，吸附过程符合准二级动力学模型。

碳排放量的快速增长所引起的全球气候变暖问题越来越受到各国的关注，因此研发制备可行高效的二氧化碳(CO2)捕获材料具有极其重要的意义。本文以高岭石为原材料，采用煅烧-碱活化-酸刻蚀的方法，制备出介孔氧化硅载体(KNH)，再将KNH经过五乙烯六胺(PEHA)修饰后制备出介孔复合材料(KNH-PEHA)。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、N2物理吸附等方法对样品进行表征，并进一步对样品进行CO2吸附性能研究。结果表明，PEHA的浸渍修饰并未改变载体的结构，但显著提高了介孔复合材料对CO2的吸附能力。吸附温度为25 ℃，KNH的CO2吸附量为147.39 cm3/g，而PEHA质量分数为30%的KNH(KNH-P-30)平衡时的CO2吸附量达到389 cm3/g，远高于未经PEHA修饰的KNH的吸附量，同时提出了该固体吸附剂对CO2的吸附机理，为高岭石在气体吸附领域的应用提供一个新思路。

以Pluronic F127为软模板，三聚氰胺和尿素为氮源，通过无需预聚合的一步水热协同自组装法制备了有序氮掺杂介孔碳CO2吸附剂。采用N2吸附/脱附、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)以及X射线光电子能谱仪(XPS)等多种表征手段考察了吸附剂的结构及表面特性。测定了不同温度下CO2和N2在有序氮掺杂介孔碳上的吸附等温线，应用多种吸附等温模型(Langmuir、Freundlich、Temkin、Dual-site Langmuir(DSL)模型)进行了拟合分析，并结合IAST模型预测了吸附剂在模拟烟气中的CO2/N2吸附选择性。结果表明，有序氮掺杂介孔碳具有较大的比表面积(可达498.6 m2/g)、高度有序的介观结构(P6mm空间群)以及较高的氮含量，其中氮元素以多种形式均匀掺杂在碳骨架中。研究发现，有序氮掺杂介孔碳对CO2和N2的吸附高度符合DSL吸附等温模型。此外，氮含量更高的NOMC-M具有更大的CO2吸附量(0 ℃，3.55 mmol/g；25 ℃，2.67 mmol/g)和CO2/N2吸附选择性(＞40)，且在连续CO2吸附/脱附循环测试后仍可保持良好的再生稳定性。

采用溶胶-凝胶法，以氧化琼脂糖和四甲氧基硅烷为前驱体，通过水解、缩聚反应制得琼脂糖/硅胶复合材料，进一步利用开环、 “巯-烯”点击和酰胺 化反应对复合材料实现酰胺基团功能化修饰。借助红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)对所制备复合材料进行结构、组成和微观 形貌表征。以制备的酰胺功能化修饰琼脂糖/硅胶复合材料为吸附剂，探讨其对莱克多巴胺的吸附过程，实验考察了溶剂、吸附时间、莱克多巴胺的初始浓度 等对吸附的影响。结果表明：经过修饰反应酰胺基团成功接枝到琼脂糖/硅胶复合材料，该材料颗粒呈球形，粒径在2~3 μm之间；复合材料对莱克多巴胺表现 出良好的吸附性能，吸附过程50 min达到平衡，适合准二级动力学特征，属化学吸附，吸附等温线符合Freundlich模型；复合材料经过6次吸附解析，再生后 对莱克多巴胺的吸附率仅有小幅下降，表明具有较好的循环再生吸附能力。

生物质炭表面灰分的存在会严重影响生物质炭的表面结构特性及吸附能力。 采用HCl-HF对400和600 ℃两种温度制备的玉米秸秆生物质炭进行酸洗处理, 去除生物质炭表面的灰分。 通过对比酸洗前后玉米秸秆生物质炭的元素含量、 比表面积、 孔径分布、 红外光谱分析图和吸附平衡试验结果探究酸洗处理对生物质炭表面吸附特性和光谱特性的影响。 结果表明: 酸洗处理能有效去除生物质炭表面存在的无机盐、 焦油等一系列副产物, 显著改变生物质炭的表面结构特性, 提高生物质炭的吸附性能。 (1)酸洗后生物质炭的碳含量相对增加, 疏水性及芳香官能团含量增加, 极性降低; (2)酸洗处理显著增加了生物质炭的比表面积, 处理后炭比表面积分别增加了3.46倍和6.75倍; 酸洗还显著提高了生物质炭的孔容及介孔含量, 从而大大增加了生物质炭的吸附能力; (3)两种生物质炭酸洗前后的红外光谱上关键官能团峰强差异显著, 尤其在3 398～3 447, 2 924～3 056, 1 378～1 439 cm-1范围内, 酸洗后生物质炭的振动峰强度显著减小, 表明生物质炭在酸洗后其表面脂肪结构和羟基减少。 (4)酸洗前后的吸附试验表明, 酸洗处理能够去除炭表面的灰分, 增加生物质炭的吸附位点, 进而提高其对2,4-D的吸附量。