多孔碳材料孔结构调控与表面功能化对全氟烷基物质（PFAS）吸附性能的协同增强机制研究

本研究通过水热碳化与热解集成技术成功制备新型多孔碳材料，系统优化ZnCl2浸渍比（4:1）、热解温度（500°C）及酸洗工艺，实现微孔结构、无序石墨域和含氧官能团的精准调控。材料对长短链PFAS均展现卓越吸附能力（PFOA达476 mg/g），在环境浓度（500 ng/L）下1分钟内实现快速吸附，且抗NOM/Ca2+干扰。理论计算揭示PFAS吸附源于石墨域疏水锚定与官能团极性（静电/氢键）协同机制，为复杂水体PFAS治理提供高性能吸附剂设计策略。

　　

亮点

通过集成水热碳化和热解技术成功合成新型多孔碳材料，借助ZnCl₂浸渍比（4:1）、热解温度（500°C）和酸洗工艺的精准优化，实现了微孔结构、无序石墨域和多样化含氧官能团的精细调控。所得多孔碳展现出高度发达的微孔结构、无序石墨区域及丰富的含氧官能团。吸附实验表明，该材料在不同pH和浓度条件下对长链和短链PFAS均具有优异去除能力。特别值得注意的是，Glu-Zn4-500对PFOA的最大吸附容量高达476 mg/g，并展现出优于商业活性炭的动态再生能力。在环境相关PFAS浓度（500 ng/L）下，即使存在天然有机物（NOM）和Ca²⁺，也能在一分钟内实现快速吸附。

结论

本研究通过葡萄糖衍生的表面工程多孔碳成功制备，合成过程实现了孔结构、表面官能团和石墨区域的精确调控，显著增强了PFAS吸附性能。Glu-Zn4-500在高浓度PFAS条件下表现出卓越的吸附容量和再生能力，并在环境相关浓度下保持优异去除效率。