生物質碳氣凝膠活化類型及其應用進展

梅意意

(武漢工程大學，湖北 武漢 430305)

引言

隨著世界能源的革新，人類對于新能源愈發渴求，其中碳氣凝膠就是其中之一。碳氣凝膠最早由Pekala利用間二苯酚和甲醛經過溶膠-凝膠與超臨界干燥制得碳氣凝膠；其成本昂貴且具有毒性，因此生物質碳氣凝膠被逐步開發出來；生物質具有低灰分、無金屬雜質、結構可控易于合成三維結構、同時自身富含氮氧元素；這一類碳氣凝膠具備傳統的碳氣凝膠的多孔性質、導電性質，催化性質等特點，因此被廣泛研究[1]。

生物質自身富含氮氧元素，因此利用其特點進行自活化達到自摻雜的效果，同時其他雜原子也可以摻雜活化，以此來提升材料性能；因為生物質自身具有氨基、羧基、羥基等官能團，因而利用酸堿活化改變碳氣凝膠理化性質；還可與金屬離子進行金屬活化形成新復合材料以此來提升各方面性能，利用其生物質自身特性采用不同活化方式從而制備不同需求碳氣凝膠。生物質碳氣凝膠近年來被廣泛應用于各個方面尤其是在電極材料、電催化材料，吸附材料等最為突出。本文簡單綜述近年來各類型最新應用進展，尤其是電極材料上的應用。

1 生物質碳氣凝膠的制備

生物質碳氣凝膠的制備大致分為三步：洗脫純化、干燥、碳化。生物質多數提取其纖維素制成碳氣凝膠，而非直接碳化。生物質碳氣凝膠多以纖維素制備成型為主，利用酸堿進行分離纖維素和雜質完成洗脫；相對于機械分離和酶解法，同樣可以洗脫純化但是無法同酸堿洗脫保留生物質自身完整結構，同時最大限度除去其他可溶性的雜質；……