一、研究背景：

木质素作为天然植物生物质中的可再生组分之一，是一种具有可持续发展潜力的功能型碳材料的前驱体。人们在木质素衍生炭电极用作二次电池方面做了大量的研究工作。木质素也被认为是开发高性能、低成本的多孔炭电极材料应用于超级电容器的碳前驱体之一。本文综述了木质素作为前驱体合成多孔炭的关键技术方法及其在超级电容器中的应用的最新进展。本综述系统地叙述了木质素化学、木质素衍生多孔炭的合成工艺以及超级电容器的发展方向。提出了在未来研究中应优先考虑的技术障碍和解决方案。

二、文章简介：

近日，广东工业大学邱学青教授团队对近些年木质素衍生多孔炭的合成方法及其在超级电容器中应用的研究内容进行了综述。相应文章以“Lignin Derived Porous Carbons: Synthesis Methods and Supercapacitor Applications”为题发表在期刊Small Methods，广东工业大学(GDUT)轻工化工学院邱学青教授为通讯作者，张文礼教授为第一作者兼通讯作者，阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）材料科学与工程系的Husam N. Alshareef教授为通讯作者。该综述系统阐述了木质素化学、木质素碳化过程、木质素多孔炭（LDPC）的合成工艺及其发展方向，为超级电容器的发展，从绿色可持续、成本和生产、孔径和形貌、表面化学等方面提出了一系列合成LDPCs的策略。

图1.（a）木质纤维素生物质中木质素-纤维素-半纤维素的天然生物组装层次结构。（b）木质素结构的典型单体。（c）木质素低聚物之间的典型键合方式。（d）实验室、工业制浆和生物精炼过程中的木质素衍生物。

图2. LDPCs的合成方法。

图3.使用模板法合成LDPCs。（a）采用CO₂活化处理，以二氧化硅为模板合成LDPC。（b）F127软模板和MgO硬模板双模板法合成LDPC。（c）Pluronic F127软模板合成LDPC。

图4.（a）原位生成的氧化锌作为模板，从牺牲的Zn(NO₃)₂中制备LDPCs的过程示意图。LDPCs的电化学性能：（b）LUPCFs的GCD曲线。（c）LDPC的比电容与电流密度的关系曲线。（d）相角与频率的关系图。

图5. LDPCs的发展方向。

三、进展与总结：

本综述系统地叙述了木质素化学、木质素衍生多孔炭的合成工艺以及制备电极材料的发展方向。详细介绍了木质素的理化性质（典型单体、典型键合方式等）、LDPCs应用到超级电容器中的挑战和机遇、木质素的碳化过程、LDPCs的合成方法（化学活化法、物理活化法、模板法、自模板法等），并阐述了各种合成方法的具体机制。基于木质素衍生物的不同分子结构和理化性质，开发不同的化学工程工艺来制备具有不同性质、形态和结构的LDPCs是未来木质素基多孔炭材料发展的重要方向。本文为超级电容器的发展提出了一系列合成LDPCs的策略（绿色可持续、成本和生产、孔径和形貌、表面化学）。随着新型、绿色和简便易行方法的进一步发展，我们可以实现具有高比电容的LDPCs，为未来高能量密度的超级电容器提供支持。

论文信息：

Authors: Wenli zhang,* Jian yin，Caiwei Wang, Lei Zhao, Wenbin Jian, Ke Lu, Haibo Lin, Xueqing Qiu, *and Husam N. Alshareef*.

Title: Lignin Derived Porous Carbons: Synthesis Methods and Supercapacitor Applications

Published in: Small Methods. https://doi.org/10.1002/smtd.202100896.