木质素基碳材料催化剂的制备及应用研究进展

木质素具有三维网状苯环结构、来源丰富、含碳量高、官能团丰富可控等特点,是一种理想的碳材料前体。通过化学改性和微结构调控制备具有特殊功能的木质素基碳材料,其在能源催化转化、电化学储能和环境修复等领域应用广泛。本文介绍了木质素基碳材料催化剂的国内外最新研究进展,总结了木质素基碳材料催化剂的制备方法,重点综述了木质素基碳材料催化剂在氧化反应、氢解反应、酯化反应、水解反应、脱水反应、费托合成等热催化反应、电解水析氢和锌空气电池氧还原等电催化反应、有机污染物降解等光催化反应的研究进展,但如何构筑高效、稳定、廉价、可规模生产的木质素基碳材料催化剂仍然是一个具有挑战性的课题。文章总结：今后研究中应加强对木质素的基础化学结构和微结构调控、活性组分与木质素碳材料载体间的相互作用、木质素基碳材料催化剂在催化反应中的作用机理等的研究,更好地发挥其低成本、三维结构易成型和微结构可调控等优势,拓展木质素生物质资源的高值化利用领域。     

超级电容器用生物质衍生多孔炭材料研究进展

能源消费增加促使绿色能源开发成为趋势,同时推动能源存储系统快速发展,超级电容器以高功率密度和长循环寿命的优势得到广泛关注,其中电容炭材料逐渐成为研究热点。用来源广泛、有可再生性、价格低廉、绿色环保的生物质制备超级电容器用多孔炭材料,在开发绿色能源的同时解决了能源存储问题。多孔炭材料结构调控与性能完善是提高超级电容器性能的重要途径之一。综述了生物质衍生多孔炭材料及其在超级电容器领域的应用,按原料来源(植物、动物和微生物)及材料维度(0D、1D、2D和3D)的分类体系,多孔炭材料制备方法及技术现状。将多孔炭的制备分为炭化和活化,简述了炭化与活化机理、活化方式选择和常见活化剂特性,但生物质衍生多孔炭材料制备过程中影响因素多,且性能不及传统煤基碳材料,需进行多方面设计优化,包括选择生物质前驱体、合理使用炭化技术、调控活化过程各影响因素和选择改性过程中掺杂物等。基于在超级电容器领域的应用需求,重点探讨生物质多孔炭材料优化方式,包括孔结构调控、表面元素掺杂及与石墨烯复合形成新型炭材料等。梳理多孔炭材料用于超级电容器中时的难题与重点,通过寻找多孔炭材料在高比表面积、均匀孔隙分布和高导电性3方面的最优...     

多孔陶瓷的制备和应用研究进展

由于多孔陶瓷材料在化学工业、信息通讯、生物技术、环境能源等领域的广泛应用，近年来倍受关注。综述了多孔陶瓷的几种制备方法，并将多孔陶瓷在过滤材料、催化剂载体、生物材料、吸音隔热材料、敏感材料上的应用情况作了简要说明，充分肯定了多孔陶瓷对人类社会的作用。     

木质素基功能材料的制备与应用研究进展

木质素是植物中含量第二大的天然有机高分子聚合物,以来源于制浆造纸和生物质炼制中的工业木质素为原料,制备具有特殊功能的高附加值材料,对木质素进行资源化高效利用、解决化石资源日趋紧缺及环境污染等问题具有重要意义。近年来,研究人员利用各种技术制备了许多种类的木质素基功能材料,如载药微胶囊、防紫外剂、抗老化剂、光催化剂载体、炭电极材料等。本文介绍了木质素基功能材料的国内外最新研究进展,总结了木质素基功能材料的不同制备工艺和应用领域,评述了木质素微观结构及制备工艺对材料结构特性和应用性能的影响。指出木质素基功能材料的研究是涉及多个学科交叉的前沿课题,但如何高效制备结构规整可控且性能优异的木质素基功能材料仍然是一个具有挑战性的课题。今后的研究应加强对木质素微观结构及其调控机理的研究,以便可以更好地利用其自身的三维网状结构和大量芳香结构等特性制备基于木质素特性的功能材料。     

铸型炭化法制备多孔炭材料的研究进展

铸型炭化法开辟了多孔炭材料制备研究的一个全新领域,近年来已成为能够最有效控制多孔炭材料结构的方法。本文概述了传统方法制备多孔炭材料的不足,重点综述了以硅胶、黏土、沸石和中孔硅分子筛为铸型制备多孔炭材料的最新研究进展,展望了铸型炭的应用前景,最后指出了铸型炭化法在制备多孔炭领域尚待开展的研究工作。     

炭材料载铜催化剂的制备及应用

炭材料载铜催化剂工业应用广泛,比表面积高,活性组分高度分散且形貌粒径可控的高效催化剂是近年来研究的热点,传统的炭材料主要是活性炭,随着对新型炭材料如碳纳米管、碳纤维以及石墨烯等制备及表征的研究,其用作催化剂载体研究的报道越来越多。在此综述了炭材料载体载铜催化剂制备及应用。     

三维有序大孔炭材料的制备及其应用

综述了三维有序大孔(3DOM)炭材料的制备及应用.3DOM炭材料的制备方法主要有胶晶模板法、炭气凝胶法、聚合物热解法,其中胶晶模板法是最有效的方法.还归纳了3DOM炭材料在光子晶体、电极材料、催化剂及催化剂载体、生物材料以及模板等方面的应用研究.     

多孔碳材料的研究进展及应用

多孔碳材料具有孔道结构可调、比表面积高、高空隙率、稳定性好等优点,被广泛应用于催化剂载体、超级电容器、吸附剂和气体储存等领域。从多孔碳材料的分类、制备方法和应用现状等层面进行了详细的探讨,重点叙述了目前多孔碳材料的常用制备方法,对其具体应用领域做了详细梳理。     

氮掺杂多孔炭材料的研究进展

杂原子掺杂是提升多孔炭材料性能的有效方法之一,其中氮原子掺杂以其原料来源广、制备工艺简单成为了杂原子掺杂的研究热点。本文对近年来氮掺杂多孔炭材料的研究进行了总结,对直接热解法、水热合成法、模板法、化学气相沉积法和后处理法制备氮掺杂多孔炭材料的研究进展进行了综述,同时介绍了氮掺杂多孔炭材料在吸附、催化和电化学领域的应用情况。最后对氮掺杂多孔炭材料今后的研究方向进行了展望。     

有机胺改性多孔材料制备固体胺二氧化碳吸附剂的研究进展

人类社会排放的温室气体逐年增多,全球变暖问题日益严重,二氧化碳减排已迫在眉睫。有机胺改性多孔材料制备的固体胺吸附剂,二氧化碳吸附性能十分优越,具有良好的工业应用前景。本文综述了介孔分子筛、硅胶、多孔炭材料等多种多孔材料载体负载有机胺制备固体胺吸附剂的方法,分析了其二氧化碳吸附性能,讨论了多孔材料的孔结构对吸附剂吸附性能的影响。     

木质素碳纳米材料制备及在催化中的应用研究进展

木质素是自然界储量丰富的可再生资源,含碳量高且具有三维网状结构和大量共轭结构。碳材料是一类具有极大应用价值的催化材料,特别是在电催化、热催化和光催化领域。以木质素为原料制备高活性的木质素碳基催化剂是实现木质素高附加值利用有效的途径之一。木质素碳催化材料研究涉及化学、化工和物理等多个学科领域,制备性能优异和稳定性良好的木质素碳基催化剂仍充满挑战。本文主要总结了木质素碳材料的制备研究进展,以及介绍了木质素碳材料在光催化、热催化和电催化等领域的应用研究现状。此外,还分析了当前木质素碳基催化材料存在的问题,并展望了未来的发展趋势和重点研究方向。     

多孔炭材料设计合成及电化学储能应用

多孔炭材料具有导电性好、结构稳定、资源丰富、价格低廉的天然优势，既可直接作为电极材料，构建炭基电化学储能器件，又可与非炭电活性材料复合，起到传输电子、缓冲体积膨胀及调节界面反应的作用，在电化学储能器件中一直发挥着不可或缺的作用。结合本文作者课题组的研究工作，本文总结了多孔炭制备及孔结构和形貌的调控方法，分析了各方法的优缺点；并以超级电容器、锂离子/钠离子电池和锂硫电池为代表，阐述了多孔炭材料在电化学储能领域的作用及应用研究现状，讨论了电化学储能器件对多孔炭材料的结构与性能要求，指出了多孔炭在电化学储能应用中存在的局限性，并对多孔炭在这些储能领域的研究和发展趋势做出展望。     

分级多孔碳的制备及其在超级电容器中的应用

超级电容器因其高功率密度、超高速充放电、高稳定性等突出特点在电化学储能装置中引起人们极大关注。在当前开发的电极材料中,碳材料因其良好的导电性、孔隙率及形貌可调等特点备受青睐。传统的单一微孔碳材料具有较大的比表面积,但存在利用率低、孔道堵塞、电阻较大等问题。针对上述问题,研究人员对分级结构多孔碳材料开展了广泛的研究。本工作通过分析调研国内外相关文献,详细评述了现有分级多孔碳材料制备方法,简要介绍了各方法的原理和优缺点,同时对分级多孔碳应用于超级电容器时的性能改进方法进行了总结,并展望了其未来发展方向,为将来分级多孔碳的进一步研究提供参考。     

多孔碳纳米球及其负载金属催化剂的研究进展

多孔碳纳米球由于可实现尺寸、形貌、孔结构以及表面基团等的可控合成制备,其负载/镶嵌的金属粒子又兼具高活性和高热稳定性等,在多相催化领域中受到越来越多的关注。本文追溯了多孔碳纳米球形貌调控的发展历程及其负载金属催化剂在催化反应领域中的应用。归纳了不同形貌的多孔碳纳米球及其制备方法和原理,详细对比了各个方法的优缺点;阐述了多孔碳纳米球负载金属催化剂的性能和碳球结构与形貌之间的构效关系;总结了目前碳球作为催化剂载体亟需解决的问题是碳球的多孔结构及其负载尺寸可控和空间匀称分布的金属粒子的可控合成,并展望了其发展方向是进一步研究和探索结构可调、经济可行的碳纳米球制备方法,真正实现工业化应用。     

塑料衍生碳材料用于超级电容器的研究现状

塑料制品的过度使用,导致了严重的环境问题。将废旧塑料回收并转化为高附加值的碳材料并用于超级电容器等储能装置有着重要的意义,能够有效地降低环境污染并节约能源。本文首先对超级电容器的应用情况和塑料的使用以及回收处理现状进行了简单叙述,介绍了常见的废弃塑料处理方法、超级电容器的储能特点以及利用废弃塑料制备超级电容器碳材料的潜在价值;接着介绍了多孔碳电极材料的制备方法,对不同的制备方法的具体要求及其优缺点进行了简单分析;随后介绍了几种生活中常见的塑料,按照这些塑料的种类,分别对这些常见塑料回收用作超级电容器碳材料的研究现状进行了详细概述;最后对目前的研究现状进行总结,并对未来的研究方向进行展望。将废弃塑料回收并转化为超级电容器用活性碳材料,是一种新型的废弃塑料回收再利用的有效手段,能够有效地解决白色污染问题。     

木质素基介孔碳材料的制备及应用进展

木质素是自然界中唯一可提供再生性芳香基化合物的非石油类资源,酚羟基的可替代性、低成本及其高含碳量使其成为合成可持续介孔碳的优选前体。本文分别介绍了采用硬模板法、软模板法、双模板法、活化法、水热法以及溶胶-凝胶法制备木质素基介孔碳材料的最新研究进展。分析对比了采用不同方法制备的介孔碳材料所具有的孔道结构和形貌特点,并详细说明了其在吸附、催化、药物缓释和超级电容器等主要方面的应用。最后根据木质素基介孔碳材料在制备及应用过程中所面临的困境,提出发展一种简单、绿色、低成本的合成方法用以制备新型介孔结构的高性能复合型木质素基介孔碳材料将成为今后主要的研究方向。     

酚醛基炭气凝胶的研究进展

炭气凝胶是一种多孔纳米炭材料,具有低密度、高孔隙率、高比表面积、优异的导电性和良好的成型性能等优点,是炭材料研究的热点和重要方向。本文旨在通过阐明酚醛基炭气凝胶的制备原料和制备工艺的发展过程,从而突出未来酚醛基炭气凝胶的发展方向。基于此,本文首先重点介绍了酚醛基炭气凝胶的制备方法,主要包括溶胶-凝胶化、干燥以及炭化过程三个最主要的步骤;进而详述了以三种不同的前体,即间苯二酚、苯酚、生物质单宁/木质素分别制备酚醛基炭气凝胶的方法及其优缺点;接下来对酚醛基炭气凝胶作为吸附材料（气体吸附/液体吸附）的吸附量以及在电化学储能以及其他领域的应用进行了综述;最后对酚醛基炭气凝胶未来的研究方向和发展前景进行了总结和展望。文章指出,传统的以间苯二酚为原料辅以超临界干燥的方法制备的酚醛基炭气凝胶,原料成本较高,反应条件苛刻,实际生产应用受限;以苯酚取代间苯二酚,亦或是采用冷冻干燥等方法改进其制备工艺,可以大幅度降低原料和生产成本;但未来的发展方向和重点将是绿色、可再生的生物质原料（单宁、木质素、腰果酚等）及复合气凝胶材料的研发。因此,酚醛基炭气凝胶在未来的发展还需要进一步改进其制备工艺和方法,拓宽其原料来源,从而提高性能,扩大应用领域。     

超交联多孔离子聚合物的研究进展

超交联多孔离子聚合物（hyper-crosslinked porous ionic polymers，HCPiPs）是一类兼具多孔结构、大比表面积、高电荷密度的新型离子有机功能材料，具有制备方式多样、条件温和、易于功能化等特点，在气体捕集/存储、分离、催化、能源环境等方面取得了显著成绩。本文综述了HCPiPs的基本合成原理和方法，系统总结了含离子单体的一步交联法、交联-离子化同步合成法、后修饰法3种制备HCPiPs常用方法的优缺点，以及近年来在气体捕集与分离、异相催化、能量存储与转化、污染物吸附分离等领域的研究进展，并对今后的发展进行了展望，指出了加强HCPiPs的孔结构和活性位点的设计及调控、解决HCPiPs的功能离子的含量与比表面积相互矛盾的问题以及制备各种新型功能性HCPiPs以不断拓展其在催化和电池等领域的应用三个主要研究方向。     

新型海洋材料在储能领域的应用进展

能源与环境是世界发展的两大议题。海洋资源丰富,蕴含结构多样、性质丰富的生物质材料、矿物材料等,在储能领域展现出良好的应用前景。对新型海洋材料,如海洋生物质材料、衍生碳功能材料和海洋矿物材料等在储能领域的应用做了系统评述。海洋生物质材料自然界储量丰富、环境友好,被广泛应用于储能体系的黏结剂等功能组分;海洋生物质碳化材料富含丰富的孔隙结构,作为先进电极显示出优异的应用潜力;海底矿物材料被作为电极材料和模板材料应用于储能体系中,海底矿物的开采是其未来应用的重要技术保障。对新型海洋材料的类型以及在储能领域中的应用形式做了总结,并对海洋与能源的交叉发展做了展望,以期进一步推动新型海洋材料的可持续利用。