2025年大學(xué)《能源化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——生物質(zhì)基功能材料的設(shè)計(jì)與合成考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.下列哪種生物質(zhì)成分主要是由葡萄糖單元通過β-1,4-糖苷鍵連接而成的？A.木質(zhì)素B.半纖維素C.纖維素D.果膠2.功能材料區(qū)別于普通材料的主要特征是？A.硬度高B.密度小C.具有特定的功能性和可設(shè)計(jì)性D.耐腐蝕3.在生物質(zhì)基功能材料的設(shè)計(jì)中，以下哪項(xiàng)不是通?？紤]的關(guān)鍵因素？A.材料的組成B.材料的微觀結(jié)構(gòu)C.材料的成本D.材料的加工性能4.下列哪種方法不屬于生物質(zhì)基功能材料的化學(xué)改性方法？A.堿處理B.酸催化水解C.熱解D.聚合反應(yīng)5.活性炭具有很強(qiáng)的吸附性能，其主要原因在于？A.具有很高的密度B.表面富含官能團(tuán)C.具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)D.純屬碳元素構(gòu)成6.下列哪種材料通常被認(rèn)為是生物質(zhì)基碳納米管的前驅(qū)體？A.石墨B.二氧化碳C.纖維素D.甲烷7.導(dǎo)電聚合物在生物質(zhì)基功能材料中的應(yīng)用不包括？A.儲(chǔ)能器件B.氣體傳感器C.催化劑D.光學(xué)材料8.生物質(zhì)基功能材料在能源化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用不包括？A.儲(chǔ)能B.燃料電池C.催化裂化D.環(huán)境監(jiān)測(cè)9.下列哪種方法不屬于生物質(zhì)熱解的產(chǎn)物？A.生物油B.生物炭C.木醋液D.甲烷10.生物質(zhì)基功能材料的環(huán)境友好性主要體現(xiàn)在？A.資源豐富可再生B.生產(chǎn)過程能耗低C.廢棄后易于降解D.以上都是二、填空題1.生物質(zhì)主要由______、______和______三大組分構(gòu)成。2.功能材料的設(shè)計(jì)需要考慮材料的______、______和______等因素。3.生物質(zhì)基活性炭的制備常用______和______兩種方法。4.碳納米管的直徑通常在______之間。5.導(dǎo)電聚合物通常具有______和______兩種結(jié)構(gòu)類型。6.生物質(zhì)基功能材料在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括______和______。7.木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)單元主要是______通過β-β-糖苷鍵連接而成的無規(guī)三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。8.生物質(zhì)熱解過程通常在______條件下進(jìn)行。9.生物炭的孔隙結(jié)構(gòu)主要以______和______為主。10.生物質(zhì)基功能材料的合成方法包括______、______和______等。三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述生物質(zhì)基功能材料相比于傳統(tǒng)功能材料的優(yōu)勢(shì)。2.簡(jiǎn)述堿處理法在生物質(zhì)基功能材料制備中的應(yīng)用及其原理。3.簡(jiǎn)述碳納米管的制備方法及其主要應(yīng)用領(lǐng)域。4.簡(jiǎn)述導(dǎo)電聚合物的基本特性及其在傳感器中的應(yīng)用原理。5.簡(jiǎn)述生物質(zhì)基功能材料在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例。四、論述題1.論述生物質(zhì)基功能材料的設(shè)計(jì)思路及其在能源化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。2.論述生物質(zhì)熱解制備生物炭的工藝流程及其影響因素。3.論述生物質(zhì)基功能材料面臨的挑戰(zhàn)以及未來的發(fā)展方向。五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，用于制備一種生物質(zhì)基吸附材料，并用于吸附某種特定的污染物（例如：水中的Cr6+），請(qǐng)簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)步驟、所需試劑和設(shè)備以及預(yù)期結(jié)果。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.C5.C6.C7.D8.C9.D10.D二、填空題1.纖維素半纖維素木質(zhì)素2.結(jié)構(gòu)性能功能3.化學(xué)活化法物理活化法4.0.34-2納米5.螺旋型共軛型6.儲(chǔ)電池超級(jí)電容器7.陽(yáng)離子對(duì)羥基苯基8.缺氧或常壓9.微孔中孔10.化學(xué)改性法物理方法自組裝法三、簡(jiǎn)答題1.解析：生物質(zhì)基功能材料來源于可再生資源，環(huán)境友好；可以根據(jù)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)和改性，功能多樣性高；制備方法可能更加綠色環(huán)保，成本相對(duì)較低。2.解析：堿處理（常用NaOH或KOH）可以使生物質(zhì)中的半纖維素溶解，同時(shí)纖維素和木質(zhì)素發(fā)生一定程度的溶脹和脫除，從而增加材料的孔隙率和比表面積，改善其吸附性能。3.解析：制備方法主要有：電弧放電法、化學(xué)氣相沉積法（CVD）、模板法等。主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：超級(jí)電容器電極材料、儲(chǔ)氫材料、催化劑載體、傳感器、復(fù)合材料等。4.解析：導(dǎo)電聚合物具有導(dǎo)電性、可加工性、響應(yīng)性等特性。在傳感器中，利用其對(duì)特定物質(zhì)（氣體、離子等）的響應(yīng)（電阻變化等）來檢測(cè)目標(biāo)物。5.解析：例如：生物質(zhì)基活性炭用于水處理和空氣凈化；生物質(zhì)基吸附材料用于土壤修復(fù)；生物質(zhì)基催化劑用于污染物降解等。四、論述題1.解析：設(shè)計(jì)思路包括：選擇合適的生物質(zhì)前驅(qū)體；根據(jù)目標(biāo)功能設(shè)計(jì)材料的結(jié)構(gòu)和組成；選擇合適的合成方法；優(yōu)化合成條件。應(yīng)用前景：生物質(zhì)基功能材料在太陽(yáng)能利用、儲(chǔ)能、催化、環(huán)境修復(fù)等領(lǐng)域具有巨大潛力，有望替代傳統(tǒng)材料，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。2.解析：工藝流程：生物質(zhì)預(yù)處理（去除雜質(zhì)）→熱解（在缺氧條件下加熱，產(chǎn)生生物油、生物炭、木醋液等）→生物炭后處理（如活化，進(jìn)一步增加孔隙）。影響因素：原料種類和性質(zhì)、熱解溫度、熱解時(shí)間、氣氛、催化劑等。3.解析：挑戰(zhàn)：生物質(zhì)資源利用效率不高、功能材料性能有待提高、制備成本較高等。發(fā)展方向：開發(fā)高效、綠色的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)；設(shè)計(jì)多功能、高性能的生物質(zhì)基材料；拓展應(yīng)用領(lǐng)域；實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題解析：實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)應(yīng)包含以下要素：1.前驅(qū)體選擇：選擇合適的生物質(zhì)材料，如農(nóng)業(yè)廢棄物（秸稈）、林業(yè)廢棄物（木屑）等。2.預(yù)處理：對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行清洗、破碎、干燥等處理。3.活化劑選擇：選擇活化劑，如KOH、ZnCl2等，或采用物理活化（如CO2活化）。4.活化條件：確定活化溫度、時(shí)間、活化劑用量等參數(shù)。5.后處理：活化后，用稀酸或堿溶液洗滌去除殘留的活化劑，然后干燥得到最終吸附材料。6.吸附實(shí)驗(yàn)：配制一定濃度的Cr6+溶液，將制備的吸附材料加入其中，控制吸附時(shí)間、溫度、pH等條件，分離吸附材料，測(cè)定溶液中Cr6+的剩余濃度，計(jì)算吸附量。7.所需