藻类生物炭材料的设计合成及其在能源与环境领域中的应用进展（英文）

能源危机和环境恶化是人类社会面临的两大难题。多孔炭材料因孔隙发达、结构易调和化学性质稳定等特点在能源存储和生态环境治理等领域具有重要作用,其应用性能高度依赖碳源的选择及其合成方法和条件优化。生物质富含有机碳元素且具有成本低、可再生等优点,以生物质为碳源构建多孔炭材料符合绿色化学理念、具备实现大规模工业化应用前景,特别是藻类生物质因富含杂原子纤维组分被认为是构建杂原子掺杂多孔炭材料的优良前驱体。通过有效调控合成方法和工艺过程,设计具有孔径结构和表面化学性质可控的藻类生物炭材料并在能源存储和生态环境治理等应用领域表现出优异性能,有效实现能源资源与生态环境和谐共存,特别是有研究报道海带基多孔炭的比表面积高达4 000 m~2/g。本文系统评述了藻类生物炭材料的制备方法及其孔径结构形成机理,并着重介绍这类多孔炭材料在电化学储能和吸附等方面的研究进展及其性能调控策略。提出藻类生物质衍生多孔炭材料面临的新趋势与挑战,并对未来开发低成本、高效率的高性能生物质基多孔炭材料的探索方向进行了展望。     

生物质和煤/重质油废弃物炭材料的制备及其能源存储应用进展（英文）

本文综述了生物质和废弃物制备炭材料及其在超级电容器、锂离子电池领域应用研究进展。具有天然分级结构的生物质包括海产品和农业废弃物以及煤和重质油的副产物已被广泛应用于制备炭材料的前驱体。本文介绍了多种炭材料包括零维碳量子点、一维炭纤维、二维炭纳米片以及三维炭框架结构的制备进展,并介绍了炭材料孔结构调控方法研究进展,如KOH活化法、KOH和自模板活化结合法、自活化法、自模板法以及N, O, P杂原子掺杂和共掺杂法,阐述了炭材料的孔结构和杂原子对其电化学性能的影响。最后介绍了生物质和废弃物炭在合成、结构调控、超级电容器和锂离子电池应用中面临的挑战。     

煤基炭纳米材料的构筑及其在储能领域的应用（英文）

煤炭清洁高效利用是煤炭产业精细化、高值化发展的必由之路。作为自然界广泛存在的高碳资源,以煤炭为原料开发煤基新型炭材料,拓展煤炭利用新途径是一个具有前景而富有挑战性的课题。近年来,研究者以煤炭及其衍生物为含碳前驱体,设计并构筑了具有丰富形态和结构的纳米炭材料,进一步考察了其在储能、催化、吸附与分离等领域的应用。本文综述了基于煤炭及其衍生物开发新型炭纳米材料的最新研究进展,重点介绍了针对不同煤阶煤制备炭纳米材料的设计合成方法和结构调控策略,讨论了煤基炭纳米材料在二次电池和超级电容器为主的储能过程中的应用。最后,对煤炭材料化利用的未来发展进行了展望,以期为先进煤衍生炭纳米材料的精细设计和可控制备等方面提供新的研究思路。     

生物质和煤/重质油废弃物炭材料的制备及其能源存储应用进展

本文综述了生物质和废弃物制备炭材料及其在超级电容器、锂离子电池领域应用研究进展.具有天然分级结构的生物质包括海产品和农业废弃物以及煤和重质油的副产物已被广泛应用于制备炭材料的前驱体.本文介绍了多种炭材料包括零维碳量子点、一维炭纤维、二维炭纳米片以及三维炭框架结构的制备进展,并介绍了炭材料孔结构调控方法研究进展,如KOH...     

生物质炭材料的制备及电化学应用研究进展

炭材料作为重要的电极材料在电化学方面有较为广泛的应用,是目前电化学领域的热点研究方向之一。生物质材料是价廉易得的可再生资源,为炭材料的制备提供了丰富的碳源。综述了生物质炭材料的性质、制备所需的植物原料、制备方法以及生物质炭材料在电化学应用领域的研究进展。     

天然生物质水凝胶吸附材料研究进展

生物质资源产量大,但是利用效率不高,将其制备成高吸附性水凝胶不仅可消除环境污染,减少资源浪费,还可以有效地降低成本。综述了近年来天然生物质功能性水凝胶的制备原料及其制备方法,重点概述了水凝胶在重金属离子和染料吸附方面的应用,总结并展望了生物质凝胶的重点研究方向和未来发展前景。     

氮掺杂生物炭吸附降解有机污染物的研究进展

生物炭是生物质热解和碳化后产生的高含碳物质。氮掺杂生物炭改善了生物炭的性能，使其在吸附降解有机污染物等方面的应用前景更为可观，引起了学者的广泛关注。而氮掺杂生物炭对有机污染物的吸附降解性能受多种因素影响，如生物炭的制备条件及其性质等。详细讨论了生物质原料和掺杂方式等因素对氮掺杂生物炭性质的影响，总结了氮掺杂生物炭吸附和降解有机污染物的影响因素及机理，并提出了氮掺杂生物炭的未来研究方向。     

生物质炭材料作为金属空气电池阴极的研究进展

金属空气电池作为高效的能源转换与存储装置，受到人们广泛关注。然而，阴极反应动力学缓慢及贵金属高昂的成本等一系列问题严重制约了金属空气电池的实用化进程。生物质炭材料因其特殊的电化学性能、环境效益和经济价值，已成为开发高性能金属空气电池阴极材料的重要选择。近年来，生物质炭材料在材料制备和微观结构设计等方面取得了较大进展。本文综述了生物质炭材料在金属空气电池阴极应用的最新研究进展，并从反应机理、合成策略和多维结构（一维、二维和三维）的角度深入阐述其对电催化性能的影响。最后，进一步讨论了生物质炭材料面临的挑战和未来的发展方向。这篇综述为生物质炭材料的结构设计提供了新的视角，旨在为开发高效、廉价和稳定的金属空气电池阴极催化剂提供参考和借鉴。     

生物炭及其复合材料吸附重金属离子的研究进展

生物炭作为废弃生物质在缺氧条件下热解得到的固态产物,由于其表面具有丰富的官能团及较强的吸附性能等优点而被广泛应用到重金属废水处理。近年来,众多学者将生物炭与其他材料通过物理、化学方法结合,制备出对重金属离子具有优良吸附性能的生物炭复合材料。首先介绍了生物炭及其复合材料的制备方法和基本特性,其次考察了生物炭及其复合材料对重金属离子的吸附效果及影响因素,最后阐述了生物炭及其复合材料吸附重金属离子的机制,并对生物炭及其复合材料处理重金属离子的发展方向进行了展望。     

生物质碳基催化材料的研究进展

生物质是产量丰富、种类繁多、价格低廉、环境友好的优良碳源,以生物质为原料制备碳催化材料无疑是变废为宝,可从根本上解决环境污染和资源浪费等问题。介绍了生物质的种类、组分及结构对生物质碳基催化材料性能的影响,对制备生物质碳基催化材料的两种常见方法热解法和水热碳化法进行了对比,探讨了进一步增强催化剂活性的3种方式：杂原子掺杂、金属离子修饰和官能化,分析总结了生物质碳催化材料面临的挑战。     

基于生物质制备二维炭材料的研究进展

二维材料通常具有层状、片状、或是条带状的独特微观结构,由于这种特殊的结构,使二维材料具有优异的光学、力学、电学等性能。生物质炭材料因其具有高导电性、大的比表面积且环保、廉价等优点成为储能器件研究方向的热点。基于生物质二维炭材料在锂离子电池以及超级电容器领域的应用,综述了其研究进展,并对生物质二维炭材料的研究前景进行展望。     

模板法合成中孔炭材料

在综合分析无机模板法和有机模板法的基础上,提出矿物模板法和复合模板法是制备中孔炭的有效方法.矿物模板法原料价格低廉、来源广泛.复合模板法综合了软模板和硬模板的优点,能够拓展中孔炭的结构、性能和应用领域.以矿物模板制备的炭材料具有良好的电学、医学性能等,有望获得良好性价比的中孔炭材料.     

生物质衍生石墨烯和类石墨烯炭用于能源储存与转换的研究进展（英文）

石墨烯和类石墨烯炭材料(G炭)具有高比表面积、优异的导电性和导热性等性质,很多原料可以被用来制备石墨烯和类石墨烯炭材料。该文介绍了近年来多种自然资源作为碳前体合成高质量G炭的方法,包括高温处理、基底上生长、模板辅助合成、无模板的自生催化、g-C_3N_4衍生、等离子体辅助合成、激光诱导等,分析了生物质合成石墨烯量子点的特点,讨论了G炭在电化学储存与转化、灵敏传感器等领域中的应用。这篇综述将有助于研究人员理解生物质高效利用并制备G炭,有利于大规模工业化生产的研究。     

农林废弃生物质资源精深加工技术进展

农林废弃生物质主要由木质素、纤维素等组成,来源广泛、可再生,通过对其进行精深加工,可获得具有高附加值的产品,是一种潜在的化石资源替代品,对绿色可持续发展具有重大意义.在生物质资源化产品中,生物质炭材料可通过热解和水热两种炭化方法获得,功能性炭材料的设计与制备是近年来的研究重点.生物质合成气可通过气化、热解、水热气化等方法获得,主要含有H2、CO等气体,可直接作为燃料,或者作为合成生物质油及其他化学品的原料,目前的研究主要致力于提高生物质合成气的产率和质量.生物质油则可通过热解、水热液化等方法得到,或以生物质合成气为原料经费托合成获得,生物质油主要含有烷烃、烯烃、芳香族化合物等,通过精炼可作为汽油、柴油的替代品,提高生物油的产率及选择性是近年来的研究重点.本文根据生物质深加工产物形态的不同,将生物质精深加工技术分为固相、气相、液相等三类,从生物质利用技术的原理、工艺条件、最新进展等角度,对农林废弃生物质资源的精深加工研究进展进行了梳理和系统总结,列举了部分代表性研究成果,旨在进一步理解生物质农林废弃物资源化精深加工技术发展的前沿动态、前景与潜力,为探求绿色可持续发展提供新的工程化思路与方法.     

生物质基环保型聚氨酯的制备与应用研究进展

目的 从利用生物质资源制备环保型聚氨酯树脂的角度揭示聚氨酯的结构调控机制及性能影响因素,为植物油基聚氨酯及其印刷包装材料提供多种有效的制备途径,为印刷包装材料提供丰富的原料。方法 通过对比不同种类的植物油制备不同聚氨酯原料,综述包括蓖麻油、大豆油、葵花籽油、亚麻子油等油脂,以及木质素、腰果酚等制备生物质基多元醇、异氰酸酯作为扩链剂的二元醇原料。结果 详细讨论了生物质转化为活性原料用于合成环保型聚氨酯,并介绍了主要的机理和方法,认为环氧开环法仍是植物油转化为多元醇的主要途径。结论 利用生物质资源及其废弃物制备环保型聚氨酯是未来绿色聚氨酯类产品的最有效途径,在绿色化学和纳米科技的推动下,植物油基的绿色、高性能的环保型聚氨酯能成为印刷油墨、包装胶黏剂及涂层的关键原料,具有广阔的应用前景。     

磁性生物质炭修复重金属污染水体研究进展

从水环境中分离普通的生物质炭很困难,而且可能会导致二次污染,这就阻碍普通生物质炭作为吸附剂的大规模应用,解决这一问题的一个有效策略是将过渡金属及其氧化物引入生物质炭基质中,产生易于分离的磁性生物质炭。磁性生物炭不仅能有效去除水溶液中的重金属污染物,而且还可以通过施加外部磁场,实现磁性吸附剂的分离,进而回收——再生——再利用,提高其修复性能。由于其在重金属吸附方面的优越性,在重金属污染水处理领域引起了广泛的关注和研究。综述简要总结了磁性生物炭的不同制备方法,整理磁性生物质炭吸附重金属的机制,分析影响磁性生物质炭与重金属相互作用的因素。最后,指出了磁性生物质炭在重金属污染水体水处理中进一步的研究需求和未来的研究方向,并展望了未来的发展前景和潜力。     

功能性生物质基碳素新材料

较为系统地综述了以生物质为原料制备功能性生物质基碳素新材料的方法及其应用的研究进展.着重介绍了干法碳化和湿法碳化制备生物质基碳材料,并阐述了生物质基碳材料在吸附、陶瓷化、电磁屏蔽和吸波、电化学储能(锂离子电池和电化学电容器)及光催化等领域的应用.提出了生物质基碳素新材料今后的研究方向,展望了其发展前景.     

沥青基炭材料：结构设计、制备方法及其在储能中应用（英文）

沥青具有炭含量高、易石墨化的特点，被认为是制备炭材料的一种很有前途的前驱体。为了生产出具有理想性能的炭材料，必须解决由沥青复杂组成和易于软化的特性所导致的炭材料结构难以控制的问题。最近，研究人员提出了几种有效方法来调控沥青基炭材料的结构。本文总结了沥青基炭材料的结构设计、制备方法及其背后机理的最新进展，同时介绍了其在超级电容器和碱金属离子电池等储能装置中的应用。     

生物质基碳气凝胶制备及应用研究

生物质材料成本低廉、碳源丰富,是碳气凝胶制备中最经济、环保和可持续性的原料。生物质基碳气凝胶展现出密度低、弹性高、比表面积大和导电性好等优异特性,有望广泛应用于电化学储能器件和吸附净化等领域。综述了生物质基碳气凝胶,如纤维素碳气凝胶、木质素基碳气凝胶、生物质衍生物基碳气凝胶以及碳气凝胶复合结构材料的制备工艺,总结了生物质基碳气凝胶在吸附和电化学等领域的应用研究。最后,分析了大规模制备结构均一和性能优良的生物质基碳气凝胶面临的机遇与挑战。     

生物质碳材料及其研究进展

重点介绍了生物质碳材料各种维度的碳结构,综述了生物质碳材料的制备方法及其优缺点,对生物质碳材料在超级电容器和离子电池两个方向的应用与开发现状进行了归纳,分析了原子掺杂对生物质碳材料结构与性能的改良,并就原子掺杂的种类进行了总结。最后,对生物质碳材料的发展方向与应用前景进行了展望。