以木棉、硼酸(HBO3)、尿素(CO(NH2)2)为原料, 在氨气(NH3)气氛下通过高温反应制备了硼氮共掺杂生物质炭材料, 利用聚乙烯亚胺(PEI)对硼碳氮(BCN)材料进行处理, 得到PEI-BCN材料, 并研究了该材料的吸附性能。结果表明: 当反应温度为1 100 ℃时, 制备得到的BCN材料为多孔结构, 其平均孔径为11.0 nm; BCN材料的吸附能力优于生物质炭, 经PEI改性处理后, BCN材料的吸附性能得到大幅提高, 其对有机染料孔雀石绿(MG)的吸附量高达710.0 mg/g; PEI-BCN材料的吸附与准一级吸附动力学模型吻合, 其对MG的吸附属于Langmuir等温吸附。

开发廉价高效的催化剂是发展电解水产业的关键。层状双氢氧化物（LDH）在电催化析氧反应中表现出优异的性能，但这类催化剂在析氢反应中表现出的电化学性能并不好。本文通过将Ag元素掺杂在NiFe-LDH纳米片阵列中，获得了优异的析氢性能。结果表明，在1 mol/L KOH溶液中，电流密度达到10 mA·cm-2所需的过电位仅为73 mV，且塔菲尔斜率为61.3 mV·dacade-1。在800 mA·cm-2的大电流密度下过电位仅为493 mV，明显低于商用铂碳催化剂。在长达30 h稳定性测试后仍保持90%以上电化学性能。催化性能的改善归因于Ag掺杂NiFe-LDH使纳米片尺寸减小和比表面积增加，有效提升产氢动力学并改善电子传输，从而优化NiFe-LDH的电催化析氢性能。

硼碳氮(BCN)多孔材料因其具有高的比表面积、优异的化学稳定性而被认为是一种优异的吸附材料。本文以废弃椰壳、硼酸(H3BO3)和尿素(CO(NH2)2)为原料, 采用冷冻干燥法制备多孔生胚, 并在NH3气氛下通过高温固相反应法在不同的反应温度下合成BCN多孔材料。结果表明, 随着反应温度的升高, BCN多孔材料孔径逐渐变大, 当反应温度为950 ℃时平均孔径为2.1 nm。将BCN多孔材料用于吸附水中孔雀石绿(MG)有机染料, 其最大吸附量可达1 239.8 mg·g-1, 5次循环再生后吸附量平均值仍高达1 138.6 mg·g-1, 说明BCN多孔材料具有优异的循环吸附性能。采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型、准一级和准二级吸附动力学模型研究了浓度、吸附时间和平衡吸附量之间的关系。结果表明, BCN多孔材料的吸附与准二级吸附动力学模型吻合, 其对MG的吸附属于均匀表面单层分子的Langmuir等温吸附。BCN多孔材料展现出优异的吸附能力, 是一种非常有应用前景的新型吸附剂。

本文以五氧化二钽、活性炭为主要原料,氟化钾为熔盐介质,通过碳热还原氮化法在氨气气氛下成功制备了氮化钽(Ta5N6)晶须。运用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)对合成产物的组成、结构和形貌进行了表征。研究了升温方式、氮化气氛、氮化时间和催化剂含量对产物形成的影响。当Ni与Ta2O5的摩尔比为0.1、氮化气氛为氨气(流量为300 mL/min)、氮化时间为6 h时制备的晶须形貌最佳,晶须直径80~250 nm,长为1~5 μm,晶须的生长机制为气-液-固(VLS)和气-固(VS)两种机理的混合机制。