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污泥基生物炭结构的共焦显微拉曼技术应用
污泥基生物炭结构的共焦显微拉曼技术应用
黄婷，张山，苏明雪，李宁
（合肥水泥研究设计院有限公司， 安徽 合肥 230051）
生物炭具有良好的孔隙率、较强的吸附性和抗生物分解能力等特性，常被用
作土壤改良剂。碳素以生物炭形态进入土壤，能保持数百至千年，因而，在碳中
和背景下，生物炭还具有碳封存的重要意义。污泥作为具有污染和资源双重属性
的物质，其安全处理处置一直颇受关注。近年来，不少学者的关注重点在于污泥
[1]
热解制备生物炭材料的拓展应用 。
生物炭的理化特性和结构是影响其应用的关键因素，通常采用挥发分含量、
元素含量、官能团分析等反映其理化和结构特性 [2-3] 。目前主要分析手段有工业分
析、元素分析、红外光谱、x 射线技术等，耗时较长。
拉曼光谱可反映碳材料结构的有序状态，清晰可靠地表达生物炭的微观结构
[4]
信息，因而被用于生物炭的碳特征、微晶结构及热解演化过程中结构变化研究 。
[7]
在煤及其热解产物 [5-6] 、碳纳米管 等的结构分析中拉曼光谱也多有应用。chen 等
[8] 通过显微拉曼光谱研究纯生物质颗粒热解过程生物炭化学结构的演变及其异质
性，揭示了传热和传质对炭结构演化的综合影响。在碳材料的一阶拉曼光谱中，
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波长 800~1800cm 范围内有机物的拉曼谱带是主要表征区域，该区域存在着两个
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典型的特征峰，通常称为 d 峰和 g 峰。d 峰位于 1350~1370cm 附近，主要是由
石墨晶格缺陷、边缘无序排列和低对称碳结构引起，主要与材料的缺陷和无序结
构相关，因而常常出现于缺陷的石墨结构中 [9-11] ，而在理想的石墨结构中不存在;g
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峰通常出现在 1580~1600cm 附近，一般是由晶体态石墨碳中苯环对称伸缩振动
2
和与苯环共轭 c=c 键的伸缩振动，即碳环或是长链中所有 sp 震动产生 [12] ，这些
2
碳也被称为 sp 键合碳。在拉曼测试中，激光到达样品表面同时会激发拉曼散射和
基金项目：国家重点研发计划项目(2020yfc1908703);安徽省自然科学基金资助项目(2008085me161)
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