Mendesak untuk mengungkapkan racun yang lama tersembunyi dalam proses fabrikasi yang umum dari bahan karbon lingkungan yang berasal dari biomassa

Mendesak untuk mengungkapkan racun yang lama tersembunyi dalam proses fabrikasi yang umum dari bahan karbon lingkungan yang berasal dari biomassa

Karbon terdoping-N yang berasal dari biomassa (BNC) merupakan bahan lingkungan yang penting dan banyak digunakan dalam bidang pemurnian air dan remediasi tanah. Namun, racun dalam proses sintesis yang umum digunakan dari bahan BNC sebagian besar diabaikan. Di sini, kami pertama kali melaporkan keberadaan produk sampingan yang sangat beracun (KCN) dalam proses aktivasi bahan BNC sebagai akibat dari reaksi reduksi karbotermal. Karena reaksi reduksi karbotermal ini juga mengatur doping-N dan pengembangan pori bahan BNC, kandungan KCN berhubungan langsung dengan sifat-sifat bahan BNC. Dengan demikian, kandungan KCN yang tinggi (~611 mg) dapat terjadi dalam proses produksi per g bahan BNC dengan luas permukaan spesifik yang tinggi (~3.600 m²/g). Karena kinerja aplikasi bahan BNC ditentukan oleh luas permukaan dan doping N yang tersedia, produksi bahan BNC dengan kinerja tinggi membawa risiko tinggi. Tidak diragukan lagi, studi ini membuktikan pengenalan risiko yang sama sekali baru pada proses sintesis yang umum dari bahan berbasis biomassa. Dan, perangkat pelindung yang ketat harus diambil dalam proses fabrikasi bahan karbon yang berasal dari biomassa.

Kata kunci

Biomassa, karbon terdoping-N berbasis biomassa, reaksi reduksi karbotermal, pori, produk sampingan beracun

Pendahuluan

Bahan karbon terdoping-N yang berasal dari biomassa (BNC) dengan luas permukaan tinggi dan kandungan N yang efektif, disertai harga murah dan sintesis mudah, telah mendorong aplikasi di banyak bidang termasuk pemurnian air, remediasi tanah, dan penyimpanan energi. Bahan BNC biasanya difabrikasi dengan aktivasi kooperatif dari porogen (seperti K₂C₂O₄ atau K₂CO₃) dan dopan N (seperti urea atau melamin). Dalam strategi sintesis universal ini, oksida logam yang mengandung N (misalnya KOCN) pertama kali dapat diproduksi melalui interaksi antara porogen dan dopan N, dan kemudian KOCN dapat direduksi lebih lanjut oleh matriks karbon (KOCN + C → KCN + CO) untuk memperbesar pori bahan BNC. Secara mencolok, produk sampingan yang sangat beracun (KCN) dapat terbentuk secara simultan selama sintesis bahan BNC ini. Perlu dicatat bahwa bahan BNC ini dapat dengan mudah tersebar sebagai debu di pabrik produksinya, tidak diragukan lagi, ini akan menimbulkan risiko tinggi bagi praktisi produksi bahan BNC. Selain itu, sementara bahan dapat dicuci untuk menghilangkan garam anorganik sebelum aplikasinya, KCN yang terkait dapat dengan mudah diubah menjadi HCN yang sangat beracun dan dapat terhirup, merusak kualitas lingkungan sekitar secara serius. Dengan pembahasan di atas, ada risiko besar dalam sintesis bahan BNC dengan metode universal ini. Namun, risiko ini dalam proses sintesis bahan BNC masih kurang dipahami. Mengungkap risiko sintetis bahan BNC kondusif untuk mengurangi masalah lingkungan terkait, dan mempromosikan jalur berkelanjutan untuk produksi skala besarnya.

Studi sebelumnya telah menunjukkan bahwa luas permukaan dan doping N bahan BNC dapat diatur oleh reduksi karbotermal yang disebutkan di atas (KOCN + C → KCN + CO), dan gas CO adalah faktor utama di balik peningkatan pori material. Jelas, hasil CO yang tinggi dapat diamati selama proses aktivasi bahan BNC dengan luas permukaan tinggi. Selain itu, jumlah mol KCN dan CO yang diproduksi dalam reaksi ini sama, oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa hasil KCN yang tinggi dapat diharapkan dalam proses aktivasi untuk bahan BNC dengan luas permukaan tinggi. Selain itu, kinerja aplikasinya (seperti kapasitas adsorpsi dan kapasitas penyimpanan energi) dari bahan BNC terutama ditentukan oleh luas permukaannya. Secara keseluruhan, kami dapat menyimpulkan dengan baik bahwa produksi bahan BNC dengan kinerja tinggi pasti akan menimbulkan risiko produksi yang lebih besar. Namun, untuk memverifikasi secara langsung spekulasi di atas, masih diperlukan lebih banyak pekerjaan. Misalnya, tidak jelas berapa banyak KCN yang dapat terbentuk selama proses sintesis bahan BCN, dan korelasi antara kandungan KCN dan sifat-sifat BNC juga perlu diverifikasi.

Untuk mengatasi kesenjangan pengetahuan ini, bahan BNC difabrikasi dengan ko-aktivasi porogen dan dopan N di bawah kondisi aktivasi yang berbeda melalui metode fabrikasi universal. KCN yang terbentuk dalam proses sintesis material dianalisis secara kuantitatif dan kemudian dikorelasikan dengan sifat-sifat bahan BNC, untuk mengilustrasikan bahan BNC mana yang akan menimbulkan risiko sintetis yang tinggi.

1. Bahan dan metode

1.1. Fabrikasi bahan karbon terdoping-N yang berasal dari biomassa

Bahan karbon terdoping-N yang berasal dari biomassa (BNC) disiapkan dengan campuran K₂C₂O₄, melamin, dan biomassa (80 mesh) pada suhu 700°C selama 1 jam di bawah aliran N₂ 100 mL/menit dengan laju pemanasan 5°C/menit. Kandungan pemuatan K₂C₂O₄ dan melamin diubah untuk mengeksplorasi hubungan antara pembentukan kandungan KCN dan luas permukaan spesifik bahan BNC. Selain itu, dopan N memainkan peran penting dalam mempromosikan reaksi kompleksasi untuk menghasilkan KOCN dan memulai reaksi reduksi karbotermal selanjutnya, oleh karena itu, berbagai sumber nitrogen termasuk melamin, asam sianurat, disianamida, urea, s-triazin digunakan untuk memfabrikasi bahan BNC pada suhu 700°C dengan rasio berat K₂C₂O₄/dopan N/biomassa 2:(2/3):1. Akhirnya, untuk menghilangkan garam anorganik, sampel yang telah dikarbonisasi secara berturut-turut dicuci di lemari asam dengan HCl 2 mol/L dan air hingga pH netral tercapai. Sampel kemudian dikeringkan pada suhu 100°C semalaman dan disaring melalui saringan 100 mesh.

1.2. Karakterisasi bahan karbon terdoping-N yang berasal dari biomassa

Anion sianida (CN⁻) dalam bahan BNC yang tidak dicuci diekstraksi menggunakan 100 mL larutan NaOH (10⁻³ mol/L) dengan ultrasonik selama 30 menit. Supernatan yang mengandung CN⁻ kemudian diukur menggunakan meter ion (PXSJ-226, Inesa instrument, China) dengan elektroda sianida (PXSJ-226, Inesa instrument, China) pada 25°C. Elektroda kalium klorida jenuh berfungsi sebagai elektroda referensi. Tiga sampel (biomassa, K₂C₂O₄ dengan dopan N, dan biomassa yang dicampur dengan K₂C₂O₄ dan dopan N) dianalisis melalui termogravimetri-spektrometri massa online (TG209F1, Netzsch, Jerman) untuk membedakan karakteristik pelepasan CO. Sampel dipanaskan dari 25 hingga 900°C dengan laju 5°C/menit dalam atmosfer argon. Kurva pelepasan CO pada suhu rendah (puncak 1) dihasilkan dari perengkahan termal biomassa dan melamin, pada suhu sedang (puncak 2) dihasilkan dari dekomposisi K₂C₂O₄ yang tidak terkompleks menjadi K₂CO₃ (K₂C₂O₄ → K₂CO₃ + CO), dan pada suhu tinggi (puncak 3) dihasilkan oleh reaksi reduksi karbotermal antara KOCN dan matriks karbon (KOCN + C → KCN + CO).

Selanjutnya, gas CO yang dilepaskan selama sintesis bahan BNC ditentukan secara semi-kuantitatif melalui spektrometri massa online (QIC-20, Hiden, Inggris) dengan atmosfer Ar. Nilai rasio massa terhadap muatan ditetapkan pada 28 untuk analisis CO. Sebelum gas pirolitik memasuki spektrometer massa online, minyak pirolisis dihilangkan dengan larutan etanol dan pendinginan CO₂ padat. Analisis difraksi sinar-X (XRD) serbuk dari bahan BNC yang tidak dicuci dilakukan untuk mengamati pembentukan KCN menggunakan sistem (X'Pert PRO, Nalytical, Belanda) untuk menghasilkan radiasi Cu Kα pada 40 kV, 40 mA dalam rentang 2θ 10–90°.

Detail metode karakterisasi bahan BNC, seperti komposisi unsur (C/H/N), isoterm adsorpsi N₂ untuk analisis porositas, dan spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) untuk gugus fungsi N dijelaskan dalam pekerjaan kami sebelumnya.

1.3. Adsorpsi bisfenol A pada bahan karbon terdoping-N yang berasal dari biomassa

Eksperimen adsorpsi batch dimulai setelah dispersi 2,5 mg bahan BNC dalam 25 mL larutan bisfenol A (BPA) dengan konsentrasi awal yang berbeda (2–120 mg/L). Larutan campuran diguncang pada suhu 25°C dengan kecepatan 150 r/menit. Setelah kesetimbangan adsorpsi tercapai, supernatan disaring dengan membran politetrafluoroetilen. Konsentrasi BPA yang dihasilkan kemudian diukur dengan spektrometer UV-Visible (CARY 300, Agilent, USA) pada absorbansi 280 nm.

2. Hasil dan pembahasan

2.1 Pengaruh rasio pemuatan porogen terhadap pembentukan KCN

Pengaruh rasio pemuatan porogen (K₂C₂O₄) terhadap pembentukan KCN selama proses sintesis bahan BNC pertama kali dipertimbangkan. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1a, keberadaan KCN dapat dikonfirmasi dengan jelas oleh pola XRD bahan BNC yang tidak dicuci. Studi sebelumnya menunjukkan bahwa KOCN yang diproduksi oleh reaksi antara porogen dan dopan N sangat penting untuk memulai reaksi karbotermal selanjutnya (KOCN + C → KCN + CO). Oleh karena itu, dengan peningkatan rasio pemuatan K₂C₂O₄, sinyal KCN secara bertahap menguat, sementara sinyal KOCN menunjukkan tren sebaliknya. Dan penurunan N piridinik dalam bahan BNC menunjukkan bahwa K₂C₂O₄ terutama berkompleks dengan N piridinik (produk pirolisis dopan N, melamin) untuk menghasilkan KOCN, yang dapat dijelaskan oleh perubahan spektrum XPS (Gambar 1b). Dengan demikian, konsentrasi KCN meningkat dengan meningkatnya konten pemuatan porogen dalam bahan BNC yang tidak dicuci (Gambar 1c), yang dapat dikonfirmasi lebih lanjut oleh peningkatan reaksi reduksi karbotermal antara KOCN dan matriks karbon (KOCN + C → KCN + CO). Perlu dicatat bahwa produksi CO (puncak 3) juga menunjukkan tren yang sama (Gambar 1d), lebih lanjut mengindikasikan peningkatan KCN dalam bahan BNC yang tidak dicuci. Penurunan hasil dan kandungan N bahan BNC dapat lebih mengkonfirmasi peningkatan hasil CO (Lampiran A Gambar S1a), karena reaksi reduksi karbotermal yang diteliti ini mengonsumsi matriks karbon dan N organik bahan BNC. Selanjutnya, harus dijelaskan bahwa kurva pelepasan CO pada suhu rendah (puncak 1) terutama dihasilkan dari perengkahan termal biomassa dan dopan N (melamin), CO yang dilepaskan pada suhu sedang (puncak 2) terutama dihasilkan dari dekomposisi K₂C₂O₄ yang tidak terkompleks menjadi K₂CO₃ (K₂C₂O₄ → K₂CO₃ + CO) (Lampiran A Gambar S1b).

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1c, ketika rasio antara porogen dan biomassa ditingkatkan menjadi 2, produksi per g bahan BNC akan secara simultan menghasilkan 611 mg KCN. Selain itu, telah dilaporkan dengan baik bahwa CO yang dihasilkan dari reaksi reduksi karbotermal adalah faktor utama untuk pembesaran pori bahan BNC, sebagaimana diverifikasi oleh hubungan positif yang kuat antara CO pada puncak 3 dan luas permukaan Brunauer-Emmett-Teller (BET) (R² = 0,91, Gambar 1e). Berdasarkan stoikiometri reaksi reduksi karbotermal, jumlah mol KCN dan CO adalah sama. Oleh karena itu, masuk akal bahwa korelasi positif yang kuat dapat diamati antara konsentrasi KCN dan luas permukaan BET bahan BNC (R² = 0,86, Gambar 1e). Kesimpulannya, produksi bahan BNC dengan luas permukaan BET yang tinggi akan secara simultan menghasilkan racun dan risiko yang besar, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

2.2. Pengaruh rasio pemuatan melamin terhadap pembentukan KCN

Pengaruh melamin (sebagai sumber doping N) terhadap kandungan KCN dalam bahan BCN juga dipelajari. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3a, kandungan KCN meningkat secara signifikan dengan kandungan melamin, sebagaimana dikonfirmasi oleh peningkatan sinyal KCN dalam pola XRD (Lampiran A Gambar S2a). Ketika rasio berat antara dopan N dan biomassa ditingkatkan menjadi 1, produksi per g bahan BNC akan secara simultan menghasilkan 328 mg KCN. Selain itu, produksi CO (puncak 2) menurun dengan meningkatnya pemuatan melamin, mengindikasikan peningkatan reaksi kompleksasi antara K₂C₂O₄ dan melamin untuk membentuk KOCN (Gambar 3b). Oleh karena itu, kemajuan reaksi reduksi karbotermal antara KOCN dan matriks karbon untuk menghasilkan KCN dan CO ditingkatkan, yang dapat diverifikasi oleh hasil CO yang tinggi pada puncak 3 dan sinyal KCN yang kuat dalam pola XRD (Gambar 3b dan Lampiran A Gambar S2a). Selain itu, penurunan terus-menerus dalam hasil bahan BNC dapat lebih mengkonfirmasi peningkatan hasil CO pada puncak 3 (Lampiran A Gambar S2b), sebagai bukti reaksi reduksi karbotermal yang diteliti adalah proses yang mengonsumsi matriks karbon untuk menghasilkan jumlah mol CO dan KCN yang sama. Seperti disebutkan di atas, pertumbuhan porositas bahan BNC dapat ditunjukkan oleh hasil CO pada puncak 3. Dengan demikian, masuk akal untuk mengasumsikan bahwa produksi bahan BNC dengan luas permukaan tinggi pasti akan menghasilkan sejumlah besar produk sampingan yang sangat berbahaya (KCN).

2.3. Pengaruh jenis dopan N terhadap pembentukan KCN

Jenis dopan N juga memainkan peran penting dalam mempromosikan reaksi kompleksasi untuk menghasilkan KOCN dan memulai reaksi reduksi karbotermal selanjutnya. Seperti yang ditunjukkan pada Lampiran A Gambar S3a, perbedaan besar dapat diamati dalam pola XRD bahan BNC yang berasal dari dopan N yang berbeda. Data berkualitas tinggi untuk sinyal KCN hadir dalam bahan BNC yang tidak dicuci yang berasal dari melamin, sementara bahan BNC yang diaktifkan s-triazin terutama menunjukkan sinyal K₂CO₃ yang kuat dalam pola XRD. Hasil ini mungkin disebabkan oleh kekuatan reaksi reduksi karbotermal yang berbeda selama proses sintesis bahan BNC, yang dapat ditunjukkan dengan kuat oleh CO pada puncak 3 (Gambar 3c). Dengan demikian, bahan BNC yang diaktifkan melamin memiliki hasil CO yang relatif kuat (puncak 3) selama proses sintesisnya, sementara bahan BNC yang diaktifkan s-triazin memiliki hasil CO yang lebih lemah pada puncak 3 (Gambar 3c). Perlu dicatat bahwa dopan N dengan titik didih rendah dapat menguap sebagian besar pada rentang suhu rendah, menghasilkan kemampuan kompleksasi yang rendah dengan porogen untuk membentuk KOCN.

Ini selanjutnya dapat melemahkan reaksi reduksi karbotermal antara KOCN dan matriks karbon untuk menghasilkan KCN dan CO, sebagaimana dikonfirmasi oleh hubungan positif yang kuat (R² = 0,95) antara titik didih dopan N dan CO pada puncak 3 (Gambar 3d). Oleh karena itu, masuk akal untuk mengasumsikan bahwa bahan BNC yang diaktifkan dopan N dengan titik didih tinggi memberikan luas permukaan BET yang tinggi, seperti yang ditunjukkan oleh hasil CO (puncak 3) yang lebih kuat (Lampiran A Gambar S3b). Karena KCN dan CO akan terbentuk dalam jumlah molar yang sama, sehingga dapat disimpulkan bahwa bahan BNC yang diaktifkan oleh dopan N dengan titik didih tinggi cenderung terkait dengan lebih banyak pembentukan KCN selama proses sintesis.

2.4. Mengungkap risiko tinggi dari bahan karbon terdoping-N yang berasal dari biomassa dengan kinerja tinggi

BPA dipilih sebagai polutan organik umum untuk pertama-tama memverifikasi hubungan antara sifat dasar (seperti luas permukaan dan kandungan N) bahan BNC dan kinerja aplikasinya. Dan isoterm adsorpsi bahan BNC dicocokkan dengan model Langmuir. Seperti yang ditunjukkan pada Lampiran A Gambar S4, bahan BNC yang disiapkan menunjukkan kapasitas adsorpsi BPA yang tinggi (maksimum 938 mg/g) dan laju adsorpsi, jelas lebih tinggi daripada bahan yang dilaporkan. Selain itu, kapasitas adsorpsi maksimum BPA bahan BNC berkisar dari 132 hingga 938 mg/g karena perbedaan signifikan dalam luas permukaan dan kandungan N (Lampiran A Tabel S1). Secara umum, kapasitas adsorpsi BPA meningkat dengan meningkatnya luas permukaan BET bahan BNC (Gambar 4a), mengkonfirmasi fungsi inklusi pori BNC pada imobilisasi polutan organik melalui ikatan π-π yang kuat. Selain itu, kapasitas adsorpsi BPA per luas permukaan (qBET) untuk bahan BNC dipelajari lebih lanjut untuk memperjelas kontribusi doping N terhadap adsorpsi BPA. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4b, qBET dari beberapa bahan BNC umumnya lebih tinggi daripada bahan karbon berpori (bahan tanpa doping N), mengindikasikan peran positif doping N dalam adsorpsi BPA. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa kapasitas adsorpsi BPA yang tinggi terutama terkait dengan bahan BNC dengan luas permukaan BET yang tinggi, tetapi doping N yang tersedia selanjutnya dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi BPA mereka. Selain itu, studi di atas mengindikasikan bahwa bahan BNC dengan luas permukaan spesifik yang tinggi akan terkait dengan pembentukan kandungan KCN yang tinggi. Oleh karena itu, masuk akal untuk menyimpulkan bahwa fabrikasi bahan BNC dengan kinerja adsorpsi tinggi akan menghasilkan risiko tinggi selama proses sintesisnya.

3. Kesimpulan

Secara ringkas, produk sampingan yang sangat beracun (KCN) pertama kali diamati dalam proses sintesis umum bahan BNC, yang sangat dipengaruhi oleh kondisi aktivasi, seperti rasio pemuatan dan jenis porogen dan dopan N. Sementara itu, bahan BNC dengan luas permukaan BET yang tinggi akan terkait dengan pembentukan kandungan KCN yang tinggi. Dan, ~611 mg KCN dapat ditemukan dalam proses sintesis per g bahan BNC dengan luas permukaan tinggi (~3.600 m²/g). Karena faktor penentu dalam kemampuan bahan BNC untuk mengadsorpsi polutan organik adalah luas permukaannya, fabrikasi bahan BNC dengan kinerja adsorpsi tinggi akan menghasilkan lebih banyak KCN. Penemuan penting ini harus diperhitungkan dalam sintesis dan aplikasi bahan BNC.

Deklarasi kepentingan bersaing

Para penulis menyatakan bahwa mereka tidak memiliki hubungan keuangan atau pribadi yang bersaing yang diketahui yang dapat mempengaruhi pekerjaan yang dilaporkan dalam makalah ini.

Ucapan terima kasih

Pekerjaan ini didukung oleh National Natural Science Foundation of China (No. 21876030).

Lampiran A. Data tambahan

Data tambahan yang terkait dengan artikel ini dapat ditemukan dalam versi online di xxxxxx.

Referensi

Arampatzidou, A., Voutsa, D., Deliyanni, E., 2018. Removal of bisphenol A by Fe-impregnated activated carbons. Environ. Sci. Pollut. R. 25, 25869-25879.
Arampatzidou, A.C., Deliyanni, E.A., 2016. Comparison of activation media and pyrolysis temperature for activated carbons development by pyrolysis of potato peels for effective adsorption of endocrine disruptor bisphenol-A. J. Colloid Interface Sci. 466, 101-112.
Bhatnagar, A., Anastopoulos, I., 2017. Adsorptive removal of bisphenol A (BPA) from aqueous solution: A review. Chemosphere 168, 885-902.
Cai, Y.W., Tang, H,M,, Wang, X.G., Wang, L.Y., Zhu, H.Y., 2015. Simulation assessment of dangerous consequence caused by toxic gas products during KCN decontamination process. Adv. Mater. Res. 1092-1093, 907-911.
Chan, A., Balasubramanian, M., Blackledge, W., Mohammad, O.M., Alvarez, L., Boss, G.R., 2010. Cobinamide is superior to other treatments in a mouse model of cyanide poisoning. Clin. Toxicol. 48, 709-717.
Chen, L.F., Zhang, X.D., Liang, H.W., Kong, M., Guan, Q.F., Chen, P., 2012. Synthesis of nitrogen-doped porous carbon nanofibers as an efficient electrode material for supercapacitors. ACS Nano 6, 7092-7102.
Chu, G., Zhao, J., Liu, Y., Lang, D., Wu, M., Pan, B., 2019. The relative importance of different carbon structures in biochars to carbamazepine and bisphenol A sorption. J. Hazard. Mater. 373, 106-114.
Jin, Q., Zhang, S., Wen, T., Wang, J., Gu, P., Zhao, G., 2018. Simultaneous adsorption and oxidative degradation of Bisphenol A by zero-valent iron/iron carbide nanoparticles encapsulated in N-doped carbon matrix. Environ. Pollut. 243, 218-227.
Jin, Z., Wang, X., Sun, Y., Ai, Y., Wang, X., 2015. Adsorption of 4-n-nonylphenol and bisphenol-A on magnetic reduced graphene oxides: A combined experimental and theoretical studies. Environ. Sci. Technol. 49, 9168-9175.
Kyoseva, V., Todorova, E., Dombalov, I.,2009. Comparative assessment of the methods for destruction of cyanides used in gold mining industry. J. Univ. Chem. Techno. Metall. 44, 403-408.
Li, X., Yuan, H., Quan, X., Chen, S., You, S., 2018. Effective adsorption of sulfamethoxazole, bisphenol A and methyl orange on nanoporous carbon derived from metal-organic frameworks. J. Environ. Sci. 63, 250-259.
Li, Z., Xu, Z., Wang, H., Ding, J., Zahiri, B., Holt, C.M.B., 2014. Colossal pseudocapacitance in a high functionality–high surface area carbon anode doubles the energy of an asymmetric supercapacitor. Energ. Environ. Sci. 7, 1708-1718.
Liu, J., Deng, Y., Li, X., Wang, L., 2016a. Promising nitrogen-rich porous carbons derived from one-step calcium chloride activation of biomass-based waste for high performance supercapacitors. ACS Sustainable Chem. Eng. 4, 177-187.
Liu, W.J., Tian, K., Ling, L.L., Yu, H.Q., Jiang, H., 2016b. Use of nutrient rich hydrophytes to create N,P-dually doped porous carbon with robust energy storage performance. Environ. Sci. Technol. 50, 12421-12428.
Luo, J., Jia, C., Shen, M., Zhang, S., Zhu, X., 2019. Enhancement of adsorption and energy storage capacity of biomass-based N-doped porous carbon via cyclic carbothermal reduction triggered by nitrogen dopant. Carbon 155, 403-409.
Ma, Q., Yu, Y., Sindoro, M., Fane, A.G., Wang, R., Zhang, H., 2017. Carbon-based functional materials derived from waste for water remediation and energy storage. Adv. Mater. 29, 1605361.
Mian, M.M., Liu, G., Yousaf, B., Fu, B., Ahmed, R., Abbas, Q., 2019. One-step synthesis of N-doped metal/biochar composite using NH₃-ambiance pyrolysis for efficient degradation and mineralization of methylene blue. J. Environ. Sci. 78, 29-41.
Qian, F., Zhu, X., Liu, Y., Hao, S., Ren, Z.J., Gao, B., 2016. Synthesis, characterization and adsorption capacity of magnetic carbon composites activated by CO₂: implication for the catalytic mechanisms of iron salts. J. Mater. Chem. A. 4, 18942-18951.
Qian, W., Sun, F., Xu, Y., Qiu, L., Liu, C., Wang, S., 2014. Human hair-derived carbon flakes for electrochemical supercapacitors. Energ. Environ. Sci. 7, 379-386.
Sahu, D., Kannan, G.M., Vijayaraghavan, R., 2014. Carbon black particle exhibits size dependent toxicity in human monocytes. Int. J. Inflamm. 2014, 10.
Sigmund, G., Huber, D., Bucheli, T.D., Baumann, M., Borth, N., Guebitz, G.M., 2017. Cytotoxicity of biochar: A workplace safety concern? Environ. Sci. Technol. Lett. 4, 362-366.
Sun, B., Yuan, Y., Li, H., Li, X., Zhang, C., Guo, F., 2019. Waste-cellulose-derived porous carbon adsorbents for methyl orange removal. Chem. Eng. J. 371, 55-63.
Tian, W., Zhang, H., Sun, H., Tadé, M.O., Wang, S., 2017. Template-free synthesis of N-doped carbon with pillared-layered pores as bifunctional materials for supercapacitor and environmental applications. Carbon 118, 98-105.
Tsubouchi, N., Nishio, M., Mochizuki, Y., 2016. Role of nitrogen in pore development in activated carbon prepared by potassium carbonate activation of lignin. Appl. Surf. Sci. 371, 301-306.
Wei, J., Zhou, D., Sun, Z., Deng, Y., Xia, Y., Zhao, D., 2013. A controllable synthesis of rich nitrogen-doped ordered mesoporous carbon for CO₂ capture and supercapacitors. Adv. Func. Mater. 23, 2322-2328.
Wei, L., Zhang, Y., Chen, S., Zhu, L., Liu, X., Kong, L., 2019. Synthesis of nitrogen-doped carbon nanotubes-FePO₄ composite from phosphate residue and its application as effective Fenton-like catalyst for dye degradation. J. Environ. Sci. 76, 188-198.
Xiao, P., Wang, P., Li, H., Li, Q., Shi, Y., Wu, X.L., 2018. New insights into bisphenols removal by nitrogen-rich nanocarbons: Synergistic effect between adsorption and oxidative degradation. J. Hazard. Mater. 345, 123-130.
Yue, L., Xia, Q., Wang, L., Wang, L., DaCosta, H., Yang, J., 2018. CO₂ adsorption at nitrogen-doped carbons prepared by K₂CO₃ activation of urea-modified coconut shell. J. Colloid Interface Sci. 511, 259-267.
Zhang, D., Pan, B., Zhang, H., Ning, P., Xing, B., 2010. Contribution of different sulfamethoxazole species to their overall adsorption on functionalized carbon nanotubes. Environ. Sci. Technol. 44, 3806-3811.
Zhu, G., Chen, T., Hu, Y., Ma, L., Chen, R., Lv, H., 2017a. Recycling PM₂.₅ carbon nanoparticles generated by diesel vehicles for supercapacitors and oxygen reduction reaction. Nano Energy 33, 229-237.
Zhu, L., Shen, F., Smith, R.L., Yan, L., Li, L., Qi, X., 2017b. Black liquor-derived porous carbons from rice straw for high-performance supercapacitors. Chem. Eng. J. 316, 770-777.
Zhu, X., Liu, Y., Qian, F., Lei, Z., Zhang, Z., Zhang, S., 2017c. Demethanation trend of hydrochar induced by organic solvent washing and its influence on hydrochar activation. Environ. Sci. Technol. 51, 10756-10764.
Zhu, X., Qian, F., Liu, Y., Matera, D., Wu, G., Zhang, S., 2016. Controllable synthesis of magnetic carbon composites with high porosity and strong acid resistance from hydrochar for efficient removal of organic pollutants: An overlooked influence. Carbon 99, 338-347.
Zhu, X., Qian, F., Liu, Y., Zhang, S., Chen, J., 2015. Environmental performances of hydrochar-derived magnetic carbon composite affected by its carbonaceous precursor. RSC Advances 5, 60713-60722.
Zhu, Y., Chen, M., zhang, Y., Zhao, W., Wang, C., 2018. A biomass-derived nitrogen-doped porous carbon for high-energy supercapacitor. Carbon 140, 404-412.
Zuo, L., Guo, Y., Li, X., Fu, H., Qu, X., Zheng, S., 2016. Enhanced adsorption of hydroxyl- and amino-substituted aromatic chemicals to nitrogen-doped multiwall carbon nanotubes: A combined batch and theoretical calculation study. Environ. Sci. Technol. 50, 899-905.