木质素碳纳米材料制备及在催化中的应用研究进展

王欢，符方宝，李琼，席跃宾，杨东杰

（1 华南理工大学化学与化工学院，广东广州 510640；2 齐鲁工业大学（山东省科学院）制浆造纸科学与技术教育部重点实验室，生物基材料与绿色造纸国家重点实验室，山东济南 250353）

引言

生物质具有廉价易得、环境友好和可再生等优点，其高附加值开发利用对于缓解资源短缺和环境污染具有重要现实意义。作为自然界植物中含量第二大的组分，全球每年因制浆造纸和生物炼制产生的工业木质素达1 亿吨以上，其中只有约10%得到有效利用，其余大部分工业木质素被作为工业废弃物直接排放或者作为低值燃料进行燃烧，造成资源浪费的同时还产生新的环境污染问题[1-2]。木质素具有三维网状分子结构和大量共轭结构，并且富含含氧官能团，在纳米功能材料[3-4]、化工助剂[5-7]和防晒剂[8-10]等领域具有广阔的应用前景。基于木质素的结构特性，木质素在纳米功能材料领域的高值化利用主要涵盖以下几个方面：①利用木质素的两亲性制备木质素纳米胶体球[11-13]；②利用木质素含氧官能团丰富、具三维网状分子结构等特点制备木质素/氧化物纳米复合材料[14-16]；③利用木质素高含碳量和大量苯环结构制备木质素碳纳米材料[17-19]。其中，木质素碳纳米材料在催化和储能领域展现良好的应用潜力，逐渐成为木质素高值化利用研究的热点。

木质素是以苯丙烷单元为骨架通过碳碳键和醚键连接而成的三维网状高分子，碳含量高达60%，显著高于纤维素和半纤维素，是一种理想的碳材料前体[20-21]。……