裂解温度和酸处理对生物炭中持久性自由基产生的影响

本研究利用电子顺磁共振波谱(electron paramagnetic resonance,EPR)和激光显微拉曼光谱分别测定不同裂解温度(200、300、500、700℃)和酸处理(HCl和HCl-HF)生物炭样品的自由基信号和化学键振动特征,以期探究不同裂解温度和酸处理对生物炭上自由基的影响机制.EPR结果表明,自由基信号随裂解温度的升高呈现先增强(200—500℃)后降低(700℃)的趋势,随酸洗程度的增加而增强(200℃除外).拉曼结果表明,生物炭的D峰峰面积(AD)和自由基强度随裂解温度的变化趋势一致,这显示低氧条件下的裂解过程会伴随着生物炭碳层结构的缺陷形成以及C—C键的断裂,从而形成以氧为中心的自由基(2.0044≤g因子值≤2.0049);AD随酸洗程度的增加而增加(200℃除外),这与自由基酸洗后信号增强的现象相一致.另外,酸洗后自由基信号的增加率远大于碳含量的增加率,这可能归因于酸洗会使有机—无机复合体的C—O—C和COOH上的C—O键的断裂而生成新的自由基.