木质素基多孔碳材料的制备与应用的研究进展

摘要

本文总结了木质素基多孔碳材料的制备方法（活化法、模板法、水热法、微波法）和应用领域近年的研究热点，综述了木质素基多孔碳材料的最新研究进展，并结合研究中存在的技术问题，指出了未来研究中面临的挑战及预期的解决方案，并对木质素基多孔碳材料的发展方向进行了展望。

关键词

木质素; 多孔碳材料; 模板法; 电化学储能

多孔碳材料是以碳为主体的一类具备高度发达的孔隙结构的新型材料，具有比表面积大、机械性能强、化学稳定性高、物理性质（导电性、导热性、热稳定性等）优良的特点，目前已应用于能源储存与转化^[1-2]、气体储存与捕集^[3]、催化剂及其载体^[4]、水体净化^[5]等领域。近年来，随着环境污染和资源短缺问题日趋严重，探求低成本碳源，开发环境友好的多孔碳材料成为该领域的研究热点。

木质素被认为是构建多孔碳材料的理想碳源，其储量丰富，约占生物圈中有机碳的30%，产量可达100亿t/a^[6-8]。木质素主要由3种结构单元组成，分别为愈创木基丙烷（G）、紫丁香基丙烷（S）、对羟苯基丙烷（H），含碳量高达60%，具有芳香性高、热值高、活性位点丰富的特点^[9-10]。以木质素为碳源，通过特定的活化和改性方法，制备木质素基多孔碳材料（LPC）不仅可实现木质素的高值化利用，还能有效解决石油能源短缺导致生产成本上涨的问题，符合当今世界可持续发展的要求。

1 木质素基多孔碳材料的制备方法

根据孔径大小，多孔碳通常分为微孔型（<2 nm）、介孔型（2~50 nm）、大孔型（>50 nm）、分级多孔型，其中微孔型一般通过直接热解法、活化法制备，介孔型可通过模板法获得，分级多孔型需使用双模板法或模板法-活化法联用获得。表1给出了不同方法、条件制备的LPC的结构参数。

表1  不同方法制备的LPC的结构参数

Table 1  Structural parameters of LPC prepared by different methods

多孔碳制备方法		活化剂/模板剂	温度/℃	质量比	比表面积/m2·g-1	孔隙体积/cm3·g-1			总孔隙体积/cm3·g-1	参考文献
						微孔	中孔	大孔
活化法	物理活化法	CO2	550		1343		0.1	0.51		[11]
		水蒸气	碳化：450 ℃ 活化：725 ℃		310.15					[12]
	化学活化法	H3PO4	500	木质素∶H3PO4=3∶1	1055	0.04	0.69			[13]
		ZnCl2	500	木质素∶ZnCl2=1∶1	1347	0.64	0.15		0.93	[14]
模板法	硬模板法	沸石	700	木质素∶沸石=1∶1	716					[15]
		SiO2/CaCl2	700	木质素∶CaCl2∶SiO2=1∶1∶1	555	0.126				[16]
				木质素∶CaCl2∶SiO2=2∶2∶1	449	0.148
				木质素∶CaCl2∶SiO2=2∶2∶3	521	0.085
		NaCl	500	木质素∶NaCl=1∶10	438	0.12			0.85	[17]
	软模板法	氯化胆碱/ZnCl2组成的DES溶剂	500	木质素∶氯化胆碱∶ZnCl2=11.4∶1∶3.8	943	0.021			1.05	[18]
		Pluronic F127	600	木质素∶Pluronic F127=1∶3	466.1				0.62	[19]
	化学-模板法	NaOH/NaCl	800	木质素∶NaOH∶NaCl=2∶1∶1	1307	0.43	0.31		0.74	[20]
				木质素∶NaOH∶NaCl 5∶6∶4	1308	0.41	0.54		0.95
		KOH/埃洛石	800	木质素∶KOH∶埃洛石=9∶8∶3	1177.1	0.463			0.614	[21]
	双硬模板法	Pluronic P123/SiO2	900	木质素∶Pluronic P123∶SiO2=5∶8∶2	803				0.89	[22]
微波法		KOH		木质素∶KOH=1∶3	2866	0.7	1.3		2.02	[23]
				木质素∶KOH=1∶4	2728	0.67	1.4		2.02
水热法		水热： ZnCl2 活化： KOH	水热： 180 活化： 700	水热∶木质素∶ZnCl2=1∶1 活化∶水热炭∶KOH=1∶3	2955	1.4			1.67	[24]
		水热： 质量分数5%的H2SO4溶液 活化： KOH	水热： 180 活化： 800	水热∶木质素∶H2SO4 =1∶1 活化∶水热炭∶KOH=1∶3	1660				0.78	[25]

1.1　活化法

制备LPC的活化法一般分为物理活化法和化学活化法，不同的活化方式影响着LPC的比表面积和孔隙率。其中，物理活化法一般用于微孔调控^[26]，化学活化法能够在碳材料内部开创更丰富的微/中孔结构。工业中通常采用化学活化法生产LPC，然而其对设备的耐腐蚀性具有较高要求，并且需要更长的反应时间和更高的反应温度^[14]；物理活化法不需要考虑设备的耐腐蚀性，但能耗较高、反应时间较长，因此，其并不是工业制备LPC的常用方法。

1.1.1　物理活化法

物理活化法又称气体活化法，主要包括碳化和活化2个连续步骤。首先，木质素在一定的温度下碳化，转化为生物炭，然后引入氧化性气体（如CO₂、水蒸气、O₂），使其与生物炭中的碳原子进行化学反应，生成小分子气体，从而进行开孔、扩孔、造孔，在表面和内部形成一系列孔结构^[27]。Rodríguez-Mirasol等人^[11]用CO₂活化法处理硫酸盐桉树木质素，得到比表面积较高（1853 m²/g）和微孔孔容较大（0.57 cm³/g）的LPC。Fu等人^[12]采用水蒸气活化法将黑液木质素转化为LPC，并研究不同制备条件对LPC形态结构的影响，结果表明，在碳化温度450 ℃、碳化时间60 min、活化温度725 ℃、活化时间40 min的条件下，所制备的LPC形态结构最优，比表面积为310.15 m²/g。

1.1.2　化学活化法

化学活化法分3个步骤：①将木质素与活化剂混合均匀；②在高温条件下进行热解；③去除活化剂。化学活化法常用的活化剂有ZnCl₂、H₃PO₄、KOH、NaOH、H₂SO₄等，其中ZnCl₂最早应用于工业生产。Gonzalez-Serrano等人^[14]使用 ZnCl₂活化硫酸盐桉树木质素制备LPC，研究发现活化温度越高，LPC比表面积越大。但Zn²⁺会导致土壤中的酶失去活性，使土壤中的微生物作用减弱，对生物及环境造成危害，已被很多国家禁用。蒲瀛州等人^[13]以玉米芯木质素为原料，对比研究了H₃PO₄活化法作用下木质素在不同活化温度下的孔结构变化情况。结果表明，在300 ℃左右，开始产生中孔，随着温度的升高，中孔体积增大，开始热收缩形成微孔，并在500 ℃时制备出具有最发达孔隙结构的LPC，在活化温度>500 ℃的情况下，中微孔收缩，孔体积减小，比表面积下降，而H₃PO₄与木质素的质量比越大，中孔率越大。H₃PO₄活化法因具有活化温度低、对生物危害和环境污染较小、制得的LPC比表面积大等一系列优点，逐渐成为工业生产中常用的活化法。

1.2　模板法

模板法是一种可精确控制LPC孔隙结构与形貌的常见制备方法，主要分为硬模板法和软模板法。

1.2.1　硬模板法

硬模板法所用模板通常为具有多孔结构的刚性无机物，如硅基材料（介孔模板）、金属氧化物、分子筛（微孔模板）、有机分子及冰晶等^[28-31]，主要包括4个步骤：①可控地合成理想的硬模板；②将碳源渗透到硬模板的孔隙中，复制模板形态；③在高温条件下进行热解；④通过酸或碱冲洗去除硬模板^[32]。

沸石的壁厚均小于1 nm，是合成多孔碳材料的理想模板剂。Saini等人^[15]分别以沸石（ZSM-5）和丝光沸石为硬模板，和木质素按质量比1∶1混合后加入甲醇中，在750 ℃下碳化2 h，最后用氢氟酸溶液洗涤，去除模板，得到具有较高比表面积的木质素ZSM-5（476.0 m²/g）和木质素丝光沸石（716.0 m²/g）2种多孔碳材料。Valero-Romero等人^[33]以Alcell^®木质素溶液为碳源，采用不同分子筛（Y型沸石、β型沸石、ZSM-5型沸石、丝光沸石），利用液相浸渍的方法，研究了木质素与沸石的质量比、碳化温度、沸石骨架对LPC的结构和化学性质的影响。结果表明，木质素与β型沸石（质量比1∶1）在700 ℃的碳化温度下制得的LPC具有多级孔结构，比表面积和总孔容最大，孔隙结构最为丰富。

近年来，无机盐也常作为模板剂应用于LPC的制备，制备过程如图1(a)和图1(b)所示。Wu等人^[16]以硫酸盐木质素作为碳源，将原位结晶的CaCl₂颗粒用作介孔的模板和碳化基质，使用偶联的SiO₂球体和CaCl₂模板构建分级碳。该方法中的CaCl₂与SiO₂球体结合的硬模板有效扩大了多孔碳的孔隙，有望实现硫酸盐木质素的高效利用。Xie等人^[17]以可溶性的木质素磺酸钠（SLS）为碳前驱体，NaCl为模板剂，通过KOH活化法制备木质素基多孔碳纳米片（LPCNS），研究发现，SLS可以包裹在NaCl颗粒的表面，并在高温下转化为硬碳，用水洗涤去除NaCl颗粒后，可获得具有片状结构的高比表面积（3505 m²/g）、高孔隙体积（2.0 cm³/g）的LPCNS。该方法选用的NaCl是合成多孔碳材料的理想硬模板剂，具有成本低、易去除、无毒等优点。

图1  硬模板法制备LPC的合成示意图

Fig. 1  Schematic diagram of the synthesis of LPC by hard template

金属氧化物也是常见的硬模板剂之一，以此制备LPC的过程如图1(c)所示。Zhang等人^[34]以酶解木质素为原料，MgO为模板剂，制备出具有花状结构的LPC，为制备ZnO/LPC复合光催化剂提供了具有高稳定性、高传质率的载体。

硬模板法虽然是制备LPC最直接的方法，但由于常用模板去除剂腐蚀性强、容易影响LPC的结构稳定性、对环境污染大，且模板的去除通常耗时长、风险大、成本高，其工业化推广受到极大限制。因此，在不降低LPC性能的前提下，探求环境友好、价格低廉、易于去除的硬模板剂显得尤为重要。

1.2.2　软模板法

通常，硬模板法使用预先合成的有机或无机模板，不涉及与前体的任何重要化学反应，所生成的LPC的结构与形态由模板的结构预先决定。区别于硬模板法，软模板法是利用各种物种和嵌段共聚物共同组装形成具有有序结构的材料，然后需在后期移除嵌段共聚物，且通过软模板法生成的模板可以进一步用作硬模板^[35]。

陈玲^[18]以酶解木质素为碳前驱体，氯化胆碱/ZnCl₂组成的低共熔溶剂为软模板剂和氮源，采用一步碳化活化法合成的LPC具有943 m²/g的比表面积。Qin等人^[19]利用不同相对分子质量的木质素和非离子表面活性剂Pluronic F127，通过软模板法合成LPC，研究发现木质素相对分子质量是影响高有序通道、高比表面积LPC制备的重要因素。Seo等人^[36]以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）颗粒作为软模板剂，使木质素、间苯二酚、甲醛形成交联网络（其反应机理如图2所示），在800 ℃下碳化合成低密度、高孔隙率的木质素基碳泡沫。

图2  碱性条件下木质素、 间苯二酚与甲醛的反应机理^[36]

Fig. 2  Reaction mechanism of lignin, resorcinol and formaldehyde under alkaline conditions^[36]

1.2.3　其他模板法

活化-模板法结合了活化法和模板法的优点，为LPC的制备提供了新思路，有利于实现木质素的高效利用。Ponomarev等人^[20]研究了化学活化法结合模板法将水解木质素转化成LPC的方法，克服了模板法和化学活化法的局限性。在该研究中，工业酸水解针叶木木质素与NaCl、NaOH溶液混合，经膨胀、挤压、干燥、粉碎，在800 ℃的N₂中热解，再经HCl浸泡、洗涤、干燥得到LPC。该法制备的LPC，其大孔、微孔的可及性大大提高，且NaOH消耗量显著降低，是一种经济高效的生产工艺，适用于工业化生产。倪凯等人^[21]以木质素为原料，将模板法和化学活化法结合，并采用真空浸渍法，制备出木质素基分级多孔碳/聚乙二醇复合相变材料，其具有优异的相变储热效果。

双模板法由软、硬模板法演变而来，指多孔碳材料制备过程中采用2种模板剂。Li等人^[22]通过可灵活调整LPC尺寸和形状的双模板法（软模板剂采用非离子表面活性剂Pluronic P123，硬模板剂采用介孔SiO₂），制备了一种大规模的新型三维互联层次结构的LPC，其具有孔隙体积大、比表面积大、导电性能优良的特点。Huang等人^[37]以阳离子季铵化碱木质素（QAL）、SiO₂纳米颗粒和阴离子表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠，SDBS）分别为碳源、硬模板和软模板兼结构导向剂，采用静电自组装和双模板法制备了木质素基蜂窝多孔碳包覆SiO₂复合材料（LPC/SiO₂-21），其制备过程如图3所示。LPC/SiO₂-21作为阳极表现出高可逆容量（1109 mAh/g）和高循环性能，展现了LPC材料在储能方面巨大的应用潜力。

图3  LPC/SiO₂的制备过程示意图^[37]

Fig. 3  Schematic diagram of the fabrication process of LPC/SiO₂^[37]

1.3　水热法

水热碳化是指将碳源与水（溶剂和反应介质）混合放入密闭压力容器中，在自压力和一定温度下将碳源转变为富碳产物的方法^[38]。木质素水热碳化得到的产物主要有生物油、水热碳及小分子气体（CH₄、H₂、CO和CO₂等）。若对经水热碳化法处理得到的多孔碳直接进行碳化处理，会导致其比表面积较小。因此，通常选用适宜的活化剂，对其进行活化，来提高多孔碳的比表面积和孔隙率^[39]。Wu等人^[24]以碱木质素为碳源，采用ZnCl₂溶液进行水热预处理，再采用KOH活化的方法，所得多孔碳具有蜂窝状结构、微孔含量丰富、比电容较高的特点，在超级电容器应用中表现优异。Guo等人^[25]以酶解木质素为原料通过水热碳化法制备具有初级结构的LPC，再通过KOH活化法，得到具有复杂结构的分级多孔碳，其比表面积为1660 m²/g，导电性能良好。

1.4　微波法

微波法的原理是直接通过热辐射与材料内部的粒子接触，将热辐射的能量转化为材料内部的热量，可避免出现传统加热方式所导致的受热不均匀的问题。这种非接触式加热的方法，对反应的材料有一定的要求，应该选用能吸收微波能量的碳材料。与传统加热方式相比，微波加热法具有能够对介质均匀加热、升温快速、传热效率高的特点，在特定的反应中可以减少反应所需活化能，从而较大程度提高了反应的速率，使反应产生的气体向外扩散，对反应材料进行有效造孔。Chen等人^[23]通过具有高效、低成本的一步微波加热法，将木质素转化为具有高比表面积（1297~2866 m²/g）和富氧化学结构（表面氧元素含量16.5%）的LPC，采用其制备的电容器在0.5 A/g时，展现出173 F/g的高比电容。基于上述优点，微波碳化法正逐渐成为制备多孔碳材料的常用方法。但木质素作为碳源时，其对微波的吸收效率偏低。Wang等人^[40]利用湿化N₂的条件，设计了一种以酶解木质素为碳源、利用微波碳化法制备多孔碳的方法，可以有效改善木质素吸收微波能量的效率。

2 木质素基碳多孔材料的应用

2.1　水体净化领域

水体污染已成为当今世界面临的重大环境问题之一，工业化和城镇化的快速发展导致向水体排放的有害污染物（染料、农药、抗生素及无机金属）呈指数级增长。多孔固体吸附净化法被认为是极具发展前景的水体净化技术，具有操作简便、耗能低、循环性能好等优点^[41-42]。LPC是一种低成本、无二次污染的环保型材料，近年来受到研究人员的广泛关注。

Liang等人^[43]以工业碱木质素为原料，通过简单的水热诱导组装和碱活化策略，制备了一种新型的木质素基分级多孔碳（LHPC）。经离子竞争模拟、实际水体实验和热力学分析等结果表明，LHPC是一种高效、高选择性、高重复利用率的Cr(Ⅵ)吸附剂，具有广泛的应用前景，且适合进行大规模生产。Tian等人^[44]从硫酸盐法制浆过程产生的黑液中直接制备吸附材料，合成了具有高比表面积和大孔体积的三维氮掺杂木质素基多孔碳（N-BLSAC），其具有优异的抗干扰性能，能从水溶液中有效去除铬的化合物和四环素（TC），该吸附过程的模拟如图4所示。

图4  N-BLSAC对TC吸附的模型图^[44]

Fig. 4  Model diagram of N-BLSAC adsorption on TC^[44]

Zhu等人^[45]受珊瑚礁多孔结构的启发，通过KOH活化法制备的高性能LPC吸附剂，对生物染料具有超高的吸附能力（1980.63 mg/g），10 min内去除率达99.03%，优于市面常见的吸附剂。该吸附剂具有去除能力强、回收性强、生产成本低等优点，适用于污染严重、对水质要求高的地区，是一种极具商业发展前景的吸附剂。

2.2　电储能领域

LPC因具备优良的导电性、化学稳定性及较大的比表面积，常被应用于电储能领域，其作为电极材料在超级电容器中的应用，近年来受到科研人员的广泛关注^[46-48]。袁康帅等人^[49]以碱木质素为原料，通过NaOH活化法制备LPC，并用于制备超级电容器，通过循环伏安和恒流充放电测试，探究了NaOH和木质素不同质量比对木质素基超级电容器电化学性能的影响。结果表明，NaOH和木质素的质量比为1∶1时，由所得的多孔碳电极材料制备的超级电容器循环性能优良，充放电过程稳定，电化学性能最优。

LPC作为超级电容器的电极材料目前面临着低电容的问题。研究表明，将LPC与聚苯胺结合可提高电容量，但LPC与聚苯胺之间的相容性差，易造成电容退化，导致其应用受限。Fu等人^[50]提出具有皱褶纳米片的层状LHPC可为苯胺的异相成核提供大的可利用表面积，可确保互穿聚苯胺纳米纤维的均匀负载。该实验制备的层状LHPC/聚苯胺复合材料在1.0 A/g时，具有643 F/g的高比电容，这项研究为高性能超级电容器复合电极中碳主体的设计提供了指导。

木质素/KOH溶液的固化导致KOH在木质素中结晶，其在热处理过程中既充当模板剂又充当活化剂。Zhang等人^[51]基于此原理制备了具有3D网络结构的LHPC，其具有良好的循环稳定性，在5000次恒流充放电循环后，电容保持率为97.3%。该研究为分级多孔碳基电化学储能装置的制备提供了一种简便的方法。表2总结了近年来采用不同方法与条件制备的LPC的电储能性能，证明了LPC应用于电储能领域的可行性。

表2  LPC的电储能性能

Table 2  Electric energy storage performance of LPC

原料	制备方法	制备条件	最高比电容/F·g-1	最高容量/mA·h·g-1	参考文献
木质素	直接热解法	N2，10 mL/min，700 ℃，2 ℃/min	333	123.7	[46]
酶解木质素	化学活化法	Zn(NO3)2，N2，200 mL/min，800 ℃，2 h		620	[47]
碱木质素	活化法	CO2/Na2CO3，N2，250 ℃，10 ℃/min，30 min，900 ℃，2 h；H2，800 ℃，1 h		520	[48]
碱木质素	活化法	NaOH，N2，800 ℃，10 ℃/min，2 h	71		[49]
碱木质素	溶剂诱导自组装法	Zn(NO3)2/NaC2O4，700 ℃，5 ℃/min，1.5 h	305		[52]
酶解木质素	活化法	KOH，Ar，650 ℃，5 ℃/min，2 h	250		[53]
酶解木质素	自组装法、水热法、预先碳化法、活化法	THF；水热处理，160 ℃，12 h；预先碳化，N2，3 ℃/min，2 h；KOH，N2，800 ℃，3 ℃/min，2 h	254.2		[54]
木质素磺酸盐	模板法	SiO2、多巴胺，30 ℃，24 h；N2，400 ℃，2 h；900 ℃，3 h	412		[55]
木质素磺酸盐	原位氧化聚合法	苯胺，6 h；过硫酸铵，24 h	643		[50]
碱木质素	静电诱导自组装、双模板法	Al，SiO2，2 h		1109	[37]

2.3　催化及其载体领域

近年来，LPC因其独特的结构特征和物化特性，被认为是一种极具发展潜力的催化载体，引起了催化领域研究学者的广泛关注^[56]。Gan等人^[57]采用苯酚化、磺化、溶剂蒸发诱导自组装法（EISA）制备了磺酸官能化的多孔碳材料（LDMC-SO₃H），其制备流程如图5(a)所示。结果表明，LDMC-SO₃H与其他的固体酸催化剂相比，在将果糖转化为5-羟甲基糠醛方面表现出良好的催化性能，果糖转化率高达98%，并且具有优异的重复使用性和稳定性。Wang等人^[58]以木质素为碳前驱体、乙二醛为交联剂，采用EISA法合成的磺化有序介孔碳（OMC-SO₃H），制备流程如图5(b)所示。结果表明，其适用于催化木聚糖生产糠醛的反应，木聚糖转化率可高达100%，糠醛产率高达76.7%。

图5  用于催化领域的LPC制备流程示意图

Fig. 5  Schematic diagrams of the preparation process of LPC for catalysis

路幸缘^[59]以CoCl₂-KCl作为制孔剂，制备了Co-LPC和磷酸锆-木质素多孔碳，并考察了其催化氧化苯甲醇合成苯甲醛的性能。结果表明，这2种多孔碳材料循环利用后测得的苯甲醛产率无明显变化，二者均具有稳定的催化活性。Yan等人^[60]选用MgO作为硬模板剂、ZnCl₂为活化剂、木质素磺酸镁为硫源和碳前驱体、三聚氰胺为氮源，合成了氮和硫共掺杂的三维木质素磺酸镁花状分级多孔碳（NSLPC）材料（图5(c)），其表现出与商业Pt/C电催化剂相当的氧化还原性能及优异的循环稳定性，在可持续能源转化技术中具有良好的应用前景。郝文博^[61]以碱木质素为原料，制备了具有较大比表面积的LPC，再以LPC作为载体合成了负载型钴硼催化材料（Co-B-LPC），该研究通过探究反应条件对Co-B-LPC催化硼氢化钠水解制氢速率及材料稳定性的影响，为LPC的高值化应用提供了新思路。

2.4　气体吸附和存储领域

LPC具有极高的比表面积、高度开放的骨架结构及快速的气体吸脱附性能，因此，可以作为一类极具吸引力的物理吸附材料，在气体吸附和CO₂、H₂的存储领域发挥重要作用^[62-63]。Sangchoom等人^[64]以木质素为碳源，通过水热法与KOH活化法，制出具有高比表面积（3235 m²/g）和丰富微孔结构（微孔体积占总体积的93%）的活性炭，其显示出优异的储氢能力与CO₂吸收能力，储氢容量可达6.2%（-196 ℃，2 kPa），对CO₂的吸收量高达17.3 mmol/g（25 ℃，2 kPa）。Hu等人^[65]为储氢提出了一种简单有效的LPC制备工艺，通过Na₂SO₃和NaOH水溶液降解部分木质素和半纤维素，将可持续生物质转化为多孔碳，其制备流程如图6所示。所制备的多孔碳材料在77 K、0.1 kPa和298 K、5 kPa条件下的储氢容量分别为3.01%和0.85%，储存H₂的等量吸附热高达8.0 kJ/mol，优于大多数生物炭。该工艺对生物质的转化和高性能储氢材料的制备具有重要意义。

图6  通过Na₂SO₃和NaOH水溶液降解木质素制备LPC的流程图^[65]

Fig. 6  Flow chart of preparing LPC by degrading lignin with Na₂SO₃ and NaOH aqueous solution^[65]

Sani等人^[66]选用木质素为碳前驱体，介孔泡沫为硬模板剂，合成了具备大孔和中孔的三维有序球形多孔碳吸附材料。结果表明，该气体吸附材料可有效容纳多达60%的多胺，CO₂吸收容量高达129.9 mg/g，并且具有良好的稳定性和循环使用性，50次循环吸附后，吸附量下降小于6%。Guo等人^[67]选用了O₂、KOH和H₃PO₄作活化剂，制备LPC吸附剂，用于去除有毒气体1,2-二氯苯。结果表明，KOH活化法制备的LPC具有较好的吸附量（718.2 mg/g）、良好的循环稳定性和再生性能，为1,2-二氯苯的污染控制提供了一种高效可行的新思路。

3 结语

木质素基多孔碳材料（LPC）的制备与应用不仅可实现木质素高价值化应用，还可有效解决传统多孔碳材料成本较高、环境危害较大等问题，且通过对木质素进行预处理，可使LPC的结构性能得到提升，在可持续发展和绿色化学方面具有巨大潜力。通过对近年来LPC制备及应用的研究进行分析、思考，现总结如下。

（1）模板法常用的模板剂与去除模板所用的强酸、强碱对环境危害大是限制其广泛应用的主要原因。探求无毒、无污染、低成本、易去除的模板剂，是实现LPC大规模工业化生产的关键，采用NaCl做为模板剂是实现绿色化生产的新途径。

（2）木质素具有高度不规则的复杂结构，其决定了木质素功能应用更依赖于预处理工艺。根据不同的木质素结构选择适宜的预处理方式或活化剂，可有效提高LPC的性能。

（3）在电储能领域，将LPC作为电极材料为该领域的发展提供一种绿色环保、可行性强的新策略，其可降低电极材料的成本，并增加电化学电容器的能量密度；在水体净化领域，可根据目标污染物的结构特征，通过成孔技术和后改性方法控制LPC的孔隙率、孔径分布和活性位点，进而提高从多组分系统中回收目标组分的效果；在催化领域，新型的LPC催化材料，大多研究还处于实验室阶段，未来的研究中需要更多地考虑生产工艺、原料、成本等问题，才能真正实现木质素的高价值化应用。