1. 研究目的与意义
近年来，竹炭做为一种环境友好材料，已经广泛的应用在吸附领域，成为一种很有前途的吸附剂，国内外文献对竹炭吸附性能的研究报道较多，但是，探讨竹炭的吸附特性与其自身表面理化性质之间的关系的研究较少，大部分的文献报道着眼于探查其对特定物质的吸附性能，这种研究总体上仍然是比较肤浅的。
在本课题中，以竹活性炭作为研究对象，运用比表面积分析测试、扫描电镜、红外光谱ftir，xrd,xps，拉曼光谱等分析方法对竹活性炭的表面理化特性进行分析，对获得的图表数据进行分析阐述。
要求要结合有关现代分析技术的参考文献，对各种分析技术的原理进行归纳总结，然后在理论的基础上对图表进行分析，因此，本论文的重点首先要提前阅读有关现代分析技术的文献书籍，整理归纳有关测试技术的原理、方法，然后就可以有针对性的分析得到的数据，从未完成论文。
2. 国内外研究现状分析
竹类植物生长快、产量高，用途广泛，因此在工农业生产过程中发挥了重要作用。近年来，随着科学技术的发展与人们生产活动的需要，竹子的利用不断开辟出日新月异的途径。
目前我国各竹炭加工企业采用的竹炭生产工艺流程如图所示:
气干 |
烟熏干燥 |
预炭化 |
出料 |
点火 |
装窑 |
截断 |
原竹 |
炭 化 |
精 炼 |
检验 |
包装 |
切割 |
分选 |
冷却 |
通过查阅文献资料可以发现，关于竹炭的研究文献报道主要集中在最近十年之内。目前整个竹炭的研究、加工和应用领域处于商业先行而科学研究滞后的状况。无论国内还是国外，关于竹炭所具有的这些净化效果的机理研究均处于起步阶段。目前，在世界范围内进行竹炭研究的国家主要集中在亚洲的日本、韩国和中国。除此之外, 象印度、哥斯达黎加等也有学者对炭进行了一些探索性的研究。
近几十年来，随着地球环境的不断恶化和资源不断的过量开采和利用，产生了越来越严重的大气污染和水污染问题。竹炭作为一种在长期实践，应用中经过广泛验证，具有良好环境净化性能（特别是对水和大气的净化功能）的环境保护材料，得到了越来越广泛的研究和应用，引起了人们的高度重视。
在国内外学者对竹炭理化性质的研究中，发现其具有以下特殊性质。
（1） 吸附性。竹炭是一种多孔性的物质，具有发达的、大小不同的空隙结构与一定的比表面积，从而使具有很强的吸附能力，能够吸附空气和水中的有毒有害物质，竹炭的吸附性已经被国内外的大量实验研究充分证明。
（2） 导电性。周建斌等[1]在实验中发现，竹材本身是电的不良导体，但形成竹炭以后，导电性能发生了极大的变化。竹炭的导电性使其具有遮蔽电磁波的功效，导电性越高，屏蔽效果越好。
（3） 释放远红外线。张文标等[2]在研究中发现，竹炭能产生远红外线，远红外线能够增强人体表面微血管的血液循环，达到保暖保健、促进新陈代谢之功效。因此竹炭在保暖、保健等领域的应用具有较大的实际意义
（4） 负离子效应[3]。研究发现，当竹炭于空气中的水分接触时，可使水分发生电解生成负离子，增加空气中的负离子的含量。因为负离子具有催眠、止痒、利尿、增食欲、降血压等功效，因此竹炭能够生成负离子的这一功效对于室内空气净化具有积极意义。
（5） 富含微量元素[3]。竹材在天然的环境生长吸收了土壤中大量的钾、钠、钙、镁等可溶于水的微量元素，在高温干馏制成竹炭时，这些微量元素会被浓缩在竹炭中。将竹炭加入水中一同煮沸，这些微量元素会溶解于水中，使水变成含有天然矿物质的弱碱性矿泉水，可以补充人们在日常生活中普遍摄取不足的矿物质。
除此以外，竹炭具有较强的吸附性能，同时具有物理、化学性质稳定的特点，能在广泛的pH值和多种溶剂中使用，也能在高压和高温的条件下使用，这些特性就为竹炭在环境净化领域的应用奠定了坚实的基础。目前国内外研究者基于竹炭所具有的良好的孔隙结构和吸附性能，已经广泛开展了竹炭在净化室内空气和净化水体等方面的应用，取得了大量的研究成果。
（1）在室内空气净化方面的应用。近年来，国内外研究者相继开展了以竹炭吸附净化室内空气中的甲醛和挥发性有机物的研究，取得了良好的效果。杨磊等[4]研究了竹炭对甲醛蒸气的吸附性能。结果表明：在温度55℃、时间3h的吸附条件下，竹炭对甲醛蒸气的吸附量最大，达68.5mg/g。吴燕等[5]围绕竹炭对低浓度氮氧化物的净化效果展开研究，测定了不同氮氧化物浓度、不同流量、不同湿度条件、不同竹炭量对低浓度氮氧化物的净化效果。周建斌等[6]研究了纳米 TiO2改性竹炭对空气中苯的吸附与降解，纳米TiO2改性竹炭可将空气中的苯污染物降解为无毒、无害的二氧化碳和水, 且在紫外灯照射下的降解效果最好。陈清松[7]和朱文炎等[8]研究了竹炭负载二氧化钛光催化降解甲醛的性能，均有较好的效果。
（2）在水质净化方面的应用。竹炭是一种良好的水质净化剂，在废水深度处理、饮用水净化领域具有很广泛的应用前景。通过学者的研究，初步表明竹炭在吸附水体中污染物方面具有较好的性能，从而为竹炭在环境领域的应用提供了一个新的方向。
近年来，国内外很多研究者对包括竹炭在内的各种炭材料开展了表面改性处理技术的研究工作, 并且在实验室研究和实际应用等方面取得了可喜的研究成果。随着科学技术的迅猛发展，对炭材料的性能要求也越来越高，对包括竹炭在内的各种炭材料进行表面改性，使之功能化已成为炭材料应用技术发展的必然趋势。国内外研究者通常采用工艺控制和后处理技术对炭材料表面进行改性，进而提高其吸附效率、改善其吸附选择性及其催化性能。
1、炭材料的结构与性质
（1）炭材料的孔隙结构。活性炭的孔隙结构复杂，孔径分布范围广，形状多样。导致其具有强大的吸附能力和催化能力。炭材料中的微孔、中孔、大孔都有各自的吸附特性。在气相吸附中，吸附容量在很大程度上取决于微孔的数量。而在吸附水溶液中的大分子物质的过程中，中孔往往也可以起到一定的截留大分子的作用。
（2）炭材料的表面化学性质。 炭材料的表面化学性质决定了炭的化学吸附性能[9-14]。表面化学性质主要由表面化学官能团的种类与数量、表面杂原子的种类和数量确定 [9]。表面化学性质的不同对活性炭的酸碱性、润湿性、吸附选择性、催化特性、电化学性质等都产生显著影响。
2、炭材料的表面化学改性
炭表面化学性质的改性可以通过表面氧化改性、表面还原改性以及负载杂原子和化合物等进行。
（1）表面氧化改性。表面氧化改性主要是利用合适的氧化剂在适当的温度下对炭表面的官能团进行氧化处理，从而提高表面的含氧酸性基团的含量、增强表面的极性、降低表面零电荷点pHpzc值。从国内外研究结果可以看出，经过氧化剂改性处理的活性炭表面含氧官能团数量显著增加，并且增加的幅度和氧化剂的氧化能力以及改性的条件有密切关系。
（2）表面还原改性。表面还原改性主要是通过还原剂在适当的温度下对活性炭表面进行还原处理，从而提高炭表面碱性基团的含量，增强表面的非极性，这种改性后的炭对非极性物质具有更强的吸附性能[15,16]。
（3）负载杂原子和化合物。 负载杂原子和化合物是通过液相沉积的方法在炭表面引入特定的杂原子和化合物，利用这些物质与吸附质之间的结合作用，提高活性炭的吸附性能。
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[15] Valdes H, SanchezM, Rivera J, et al. Effect of ozone treatment on surface properties of activated carbon [J]. Langmuir, 2002, 18 (6): 2111~2116.3. 研究的基本内容与计划
研究内容：
以竹质活性炭作为研究对象，运用比表面积分析测试、扫描电镜、红外光谱ftir，xrd,xps，拉曼光谱等分析方法对竹活性炭的表面理化特性进行分析，对获得的图表数据进行分析阐述。
时间安排：
4. 研究创新点
竹活性炭在环境污染控制领域的应用分析，具体分为两个方面，空气净化和水污染净化。
空气污染净化领域，主要是负载tio2等进行净化室内空气；
水污染净化领域，主要是吸附水中的重金属和有机物。
