目前,全球温室效应严峻,各国已形成碳中和的共识,中国也提出了“碳达峰、碳中和”的目标。本文综合现有的氨法捕碳与废弃物稻壳利用的技术优势,基于新型氨法捕碳过程产物NH4HCO3的综合利用和农业废弃物稻壳的快速消纳制备出高值化炭-硅产品。利用稻壳制备稻壳源生物炭材料,并结合材料的理化结构分析揭示稻壳源生物炭制备过程中的溶硅和活化机理;根据纳米白炭黑的制备实验考察该技术路线制备纳米白炭黑的可行性,并在反应体系中施加磁场、微波场、超声波场,根据理化结构分析验证外场对反应体系的作用机理;根据对基于新型氨法捕碳过程产物消纳的稻壳源炭-硅多联产技术路线的能值分析及经济性评价,评估该技术路线向工业化成果转化的关键问题。利用稻壳制备稻壳源生物炭材料,对材料的理化结构进行分析,结果表明:稻壳经热解后制备的初始炭中存在着大量的SiO2,因此利用KOH和K2CO3活化时会发生溶硅反应。K2CO3作为反应试剂时只能在高温下和稻壳炭发生反应,溶硅和活化过程几乎同步发生,在900℃高温下“一步溶硅”后的生物炭比表面积为1764.66 m~2/g。KOH作为反应试剂时,溶硅在低温时就可以发生,因此采用“选择性溶硅”的方式,其反应机制为:在低温时KOH与表面的、无牵引作用的SiO2率先反应;在高温时内部的SiO2发挥选择性自模板作用,KOH被牵引到内部SiO2处发生溶硅反应,反应生成的K2SiO3在活化阶段在一定程度上防止了碳“墙”塌陷,随着温度进一步提高KOH再继续发挥活化作用。经研究发现,第二步溶硅温度选择700℃时,更有利于保留生物炭的微孔和超微孔结构,制备出的稻壳源生物炭比表面积高达3011.06 m~2/g。利用捕碳过程产物NH4HCO3和溶硅中间产物K2SiO3制备纳米白炭黑材料,对材料进行理化结构分析,结果表明:捕碳过程产物NH4HCO3与溶硅产物K2SiO3发生反应可以制备出白炭黑产品,在反应体系中加入一定量的表面活性剂（聚乙二醇-6000）、分散剂（无水乙醇）以及采用真空冷冻干燥的方式获得的白炭黑纯度较高,一次粒径可以达到13.60 nm,比表面积为140.24 m~2/g,其分散度和比表面积有待进一步提升。在反应体系中施加磁场,会起到“振动搅拌”和为体系增加能量的作用,当磁场强度为0.5 T,有水浴加热时纳米白炭黑比表面积提高到307.80 m~2/g,吸油值为3.13 m L/g。在反应体系中施加微波场,避免了反应体系中存在“冷中心”的现象,并且反应体系中的粒子也会通过吸波而获得能量,对降低纳米白炭黑一次粒径和提高分散性发挥着显著作用,当微波平均功率为93.26 W时,可得到比表面积为281.03 m~2/g、吸油值为3.38 m L/g的纳米白炭黑。在反应体系中同时施加超声波场和微波场,利用超声波的能量、空化作用以及剪切破碎机理,将纳米白炭黑的一次粒径再次降低,但本研究的工况下对分散度的改善并不明显,当超声波功率为800 W时,得到纳米白炭黑的一次粒径为4.56nm,比表面积为179.06 m~2/g,吸油值为2.66 m L/g。在纳米白炭黑制备过程中,分别施加磁场、微波场、超声波场均能在不同程度上提高纳米白炭黑的比表面积,在本研究设定的工况下磁场的加入对其比表面积及分散度改善效果最明显。通过对整体技术路线进行能值分析得到结论,反应试剂选择KOH时技术路线的环境负载率为0.79,可持续发展指数为1.28;反应试剂选择K2CO3时环境负载率最低为0.19,可持续发展指数达到5.32,优势更明显,所以对现有传统的“气炭联产”系统而言,本技术路线的加入会降低整个系统的环境承压程度、提高系统的可持续发展水平。对整个技术路线的经济性分析得到结果,反应试剂选择K2CO3时净现值达到10401.28万元、内部收益率达到56.16%;反应试剂选择KOH时技术路线的净现值达到11963.76万元、内部收益率也达到59.70%,因此将技术路线由实验研究到工业化成果转化时,符合环境负载低、可持续发展指数高、经济性好的要求。本研究为消纳新型氨法捕碳过程产物NH4HCO3和农业废弃物稻壳提供一条全新思路,为阐明稻壳基生物炭制备过程中的溶硅和活化机理奠定了理论基础,为提高纳米白炭黑品质提供全新的思路,为技术路线由实验研究向工业化成果转化提供前瞻性的评价。