牛油果籽与锯末衍生活性炭的CO2吸附性能对比研究：表面特性与可持续碳捕获新策略

针对工业CO2捕获需求，研究人员创新性地利用农业废弃物牛油果籽制备高比表面积活性炭（APC），通过KOH/H3PO4活化获得3.47 mmol/g吸附量（25°C），较锯末基（AC-SD-K）和商业活性炭（AC-C-K）提升40%以上，且循环稳定性>99%。该研究为生物质废弃物资源化及低碳技术提供新思路。

　　

随着全球CO₂排放量持续攀升，碳捕获与封存（CCS）技术成为缓解气候危机的关键。传统吸附剂如沸石和金属有机框架（MOFs）虽性能优异，但成本高昂且再生困难。活性炭（ACs）因其低成本和高稳定性备受关注，但常规原料（如煤、木材）的吸附效率有限。如何通过农业废弃物开发高性能ACs，成为当前研究的突破口。

北卡罗来纳农业与技术州立大学的研究团队独辟蹊径，选择富含纤维素的牛油果籽（AV）作为前驱体，通过KOH/H₃PO₄化学活化法制备微孔-介孔分级活性炭（APC）。研究发现，AV衍生的AC-AV比表面积突破1400 m²/g，远超锯末基AC-SD-K（1200 m²/g）和商业AC-C-K（900 m²/g），其CO₂吸附量达3.47 mmol/g（25°C，1 bar），且10次循环后性能保持率>99%。该成果发表于《Journal of Environmental Chemical Engineering》，为农业废弃物高值化利用和低碳技术提供了新范式。

关键技术包括：1）X射线衍射（XRD）分析碳晶体结构；2）场发射扫描电镜（FESEM）观察表面形貌；3）傅里叶变换红外光谱（FTIR）检测官能团；4）拉曼光谱评估石墨化程度；5）N₂吸附-脱附测定比表面积。

【材料】研究选用AV和锯末（SD）为原料，通过50 μm筛分确保粒径均一性。

【合成方法】AV经110°C干燥24小时后，采用KOH/H₃PO₄两步活化法：KOH通过气体造孔机制扩大层间距，H₃PO₄则通过催化裂解木质素形成交联结构。

【XRD分析】AC-AV在2θ=26°和43°处出现石墨碳特征峰，表明其高度有序的微晶结构，优于AC-SD-K的宽弥散峰。

【结论】AV基活性炭的优异性能源于：1）天然高碳含量（31-35 wt.%产率）；2）KOH活化形成的分级孔隙；3）表面含氧官能团增强CO₂亲和力。该技术不仅实现“以废治污”，更推动CCS技术向低成本、可持续方向发展。

研究意义在于：1）开辟非粮生物质资源化路径；2）为《巴黎协定》2°C温控目标提供可行方案；3）启发其他农业废弃物（如果核、稻壳）的高效利用。作者Sougata Dey Sarkar指出，该材料在燃煤电厂尾气处理中具产业化潜力，未来可通过掺杂氮原子进一步提升低温吸附性能。