生物质热解制备多孔炭材料的研究进展

李湘萍， 张建光

(1.山东科技大学 化学与生物工程学院，山东 青岛266590;2.广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室，广东 广州 510640；3.天津大学 青岛海洋技术研究院，山东 青岛 266237；4.中国石油大学(华东) 石油工程学院，山东 青岛 266580)

碳是自然界最常见的元素之一，广泛存在于天然矿物与生物有机体中，碳的化合物是构成所有生物体的基础。碳元素同素异形体(如图1所示)的结构具有多样性，如金刚石和石墨[1]。目前多种结构的碳材料都已制备出来，如碳纳米球、碳纳米洋葱、碳笼、碳量子点、碳纳米片、碳纳米管、碳纳米角和其他多孔碳材料。

生物质来源丰富且可再生。生物质基多孔炭材料丰富的孔道结构和表面化学结构(即表面官能团)使得其具有吸附能力强、化学稳定性和机械稳定性高等特点，目前已被广泛应用于气体吸附、污水净化、催化剂载体以及电化学的超级电容器和燃料电池等诸多领域[2-3]。以生物质为前驱体制备的多孔材料不仅具有独特的结构特征，而且即使在同一生物的不同种类个体中也具有不同的结构特征，因此在合成具有独特多级孔结构及形貌的材料中表现出良好的应用前景。目前已有大量文献报道采用富含木质素和纤维素的高等植物(如农业废弃物秸秆、竹子、树皮和稻草等)作为碳前驱物来制备炭材料，并广泛应用于电化学储能和气体吸附等方面[4-6]。生物质炭化技术与农、林业相结合，可解决农林废弃物污染问题。……