综述：活性炭（AC）在CO2捕集应用中的制备、表征及表面改性方法综述

本文系统综述了生物质基活性炭（AC）在CO2捕集中的研究进展，涵盖制备工艺（碳化、活化剂调控）、表征技术（孔隙率、比表面积分析）及表面改性策略（化学/物理活化），强调其通过吸附（物理/化学）机制实现工业减排的潜力，为可持续碳捕集技术开发提供理论支撑。

　　

活性炭：对抗气候变化的碳捕集利器

吸附方法

吸附技术凭借其高效性和成本优势成为CO₂捕集的研究热点。活性炭（AC）通过物理吸附（范德华力）和化学吸附（形成化学键）双路径捕获CO₂，其性能取决于孔隙结构和表面化学性质。相比沸石和金属有机框架（MOFs），AC的低成本（25-45美元/吨CO₂）和可再生性更适配工业应用。

活性炭的制备奥秘

以椰壳、木材等生物质为原料，通过两步法——碳化（高温缺氧裂解）和活化（化学试剂如KOH或物理介质如CO₂处理）——可制备高比表面积（>1000 m²/g）的AC。关键参数如活化剂浓度、温度和时间直接影响微孔率：磷酸（H₃PO₄）活化倾向于生成中孔，而KOH活化则创造超微孔（<1 nm），后者对CO₂吸附尤为关键。

性能调控的魔法棒

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  活化剂选择：化学活化（如ZnCl₂）比物理活化（水蒸气）产生更多微孔，但碳烧失率更高。

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  表面修饰：氮掺杂可引入碱性位点，增强CO₂的化学吸附；氧化处理则增加羧基，提升亲水性但可能堵塞孔隙。

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  再生性能：温度摆动吸附（TSA）中，AC在100-120°C下可完全脱附CO₂，循环使用20次后容量保持率>90%。

未来挑战与机遇

微波辅助活化等新兴技术可缩短制备时间至传统方法的1/3，但需优化功率与频率。生物质原料的标准化（如灰分<5%）和规模化生产中的能耗控制仍是产业化的瓶颈。研究者建议开发混合活化工艺，结合生物模板法精准调控孔径分布，以匹配不同排放源的CO₂分压需求。

结语

生物质基AC将废弃物转化为碳捕集材料，契合循环经济理念。随着表面改性技术的精进，AC有望在船舶尾气、钢铁厂等场景实现千吨级应用，成为碳中和目标下的关键技术拼图。