科研学术

　　近日，材料与能源学院张亚刚教授团队在国际电化学领域顶刊《Electrochemical Energy Reviews》发表了题为《Nanoporous Carbon Materials Derived from Biomass Precursors: Sustainable Materials for Energy Conversion and Storage》的论文。电子科技大学硕士生陈治锴、博士生蒋小丽为共同第一作者，电子科技大学张亚刚教授、中国科学院大连化学物理研究所刘健研究员、西安理工大学李喜飞教授为共同通讯作者。电子科技大学材料与能源学院为第一通讯单位。

　　论文剖析了生物基炭材料（BCMs）力学性能不理想的根本原因，分析了影响BCMs性能的因素和调节性能的方法，总结了生物炭能源储存和转换中的应用研究的最新进展。

　　Electrochemical Energy Reviews（《电化学能源评论（英文）》，简称EER），是国际电化学领域顶刊， EER于2023年6月发布的爱思唯尔CiteScore为42.8，3个学科（材料科学、化学工程、电化学）排名蝉联第一；2023年6月发布的影响因子为31.3，在全球电化学领域排名持续位列第一。

　　BCMs作为生物质利用的最有潜力的方式之一，具有相对较高的孔隙率和表面积，同时含有丰富的表面官能团（如-OH、-COOH、-CHO等）和矿物质（如Ca、Mg和K等），该特性使得生物炭在能源、环境等领域有较好的应用潜力，但生物炭是通过生物质原料在高温下炭化、活化制备，通常情况下得到的BCMs的力学性能较差，在外力作用下容易粉末化，使其应用受限。炭材料的得率也比较低，同时碳化、活化是高耗能和释放二氧化碳的过程。

　　针对这些问题，论文论述了BCMs的制备方法（慢速热解、快速热解、气化、水热碳化和闪速热解），理化性质和影响因素。根据制备前后原料和产物的微观结构，从分子水平深入剖析了BCMs力学性能差的主要原因，并详细探讨了BCMs性能调控的改性方法，包括：球磨改性、酸碱改性、蒸汽活化、表面接枝、化学浸渍、磁改性、微波改性和杂原子掺杂。总结了BCMs在能源和催化应用方面的最新进展，包括产氢和储氢材料、直接炭燃料电池、微生物燃料电池、超级电容器、焦油重整催化剂等。最后，概述了BCMs的未来趋势和前景，为推动BCMs的进一步工业化应用提出了思路和方向。 

　　张亚刚教授团队聚焦功能导向的分子识别与组装，开展面向能源、环境和大健康的新型功能和复合材料设计，生物基新型功能材料的创制，部分研究成果得到产业化应用，先后获省部级科技进步一等奖2项，二等奖3项。

　　该工作得到了四川省科技厅重点研发计划面上项目（2023YFG0222）、电子科技大学杰出人才启动经费（A1098 5310 2360 1208）和国家自然科学基金（21464015，21472235）等项目的经费支持。

　　论文链接：

　　https://link.springer.com/article/10.1007/s41918-024-00223-y