近日，合肥工业大学机械工程学院马培勇副教授研究团队在生物质热解制备炭材料方面取得重要进展。该工作以“Efficient preparation of carbon nanospheres-anchored porous carbon materials and the investigation on pretreatment methods”为题发表在工程技术类国际著名期刊《Bioresoure Technology》上发表。
活性炭材料由于其比表面积高，孔结构可控性强，表面官能团丰富等优点，被广泛应用于废气废水处理、催化及电化学等领域。
在“双碳”目标的时代背景下，开发可再生碳资源部分替代化石资源用于碳基材料的制备具有重要意义。通过绿色植物光合作用获得的生物质资源是自然界唯一的可再生碳资源。与传统的煤制炭相比，生物质制炭是一种绿色、清洁的“负碳”技术，能够减少温室气体的排放，实现碳封存。然而目前高比表面积（>1000 m2/g）的活性炭通常需要在高温下对前体进行长时间的活化才能获得，这意味着巨大的能源消耗，这与生物质制炭本身的“负碳”属性相矛盾。探究在温和条件下高效制备高性能活性炭的方法，是由工程实际需求衍生出的重要研究课题。
研究团队以来源广泛的木屑为碳源，采用磷酸水热联合快速活化的方法，在快速升温至450℃的较低温过程中实现前体的快速活化，整个活化升温过程仅有2.8分钟，无需额外的活化时间，大大减少了活化过程的能源消耗。获得的碳材料比表面积高达1980 m2/g。研究发现制备的碳材料有较为丰富的微/介孔结构，且碳基底上负载有大量纳米碳球，其与碳层编织在一起，形成三维多孔网络结构。该碳材料对多种污染物均表现出了良好的吸附性能，具有良好的应用前景。
该校机械工程学院硕士生黄瑞毅同学为论文的第一作者，通讯作者为其导师马培勇副教授。本工作得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金等项目资助。（通讯员：合肥工业大学陈华）
14011002000166号