【文献解读】Coordin. Chem. Rev.：生物炭作为纳米催化剂及其它试剂载体的最新进展与应用

背景介绍

生物炭是近年来生物质利用的一个热门研究方向，广泛应用在土壤修复、催化剂制备、生物柴油、污染物的吸附剂、燃料电池、精细化工、超级电容器等领域。其中，生物炭作为金属及金属氧化物催化剂载体的研究逐年增多，图1是在Web of Science 平台检索的关于生物炭及催化剂等关键词的检索数据统计信息，可见生物炭基催化剂具有光明的应用前景。

Fig. 1. Database: Web of Science, search day: 04/14/2020. Search terms: ‘‘Biochar” Insert: Search terms: ‘‘Biochar and support”; ‘‘Biochar and catalysis”, ‘‘Biochar and zero valent iron”, ‘‘Biochar and photocatalysis” and ‘‘Biochar and persulfate activation”

生物炭作为单金属或双金属纳米催化剂的载体，具有良好的分散纳米粒子性能，常见的负载物有单金属包括Fe、Ag、Ni、Pd等，双金属如Ru/Re、Fe/Ni等，金属氧化物如Fe₃O₄、CO₃O₄、CuO、TiO₂等，能够提高体系的反应活性，最大限度地减少催化剂的浸出，并且可以高效地重复使用。生物炭基催化剂能够用于水体环境、土壤和沉积物中污染物的降解、焦油重整反应和精细化学品的合成。关于生物炭基催化剂的研究性文章广泛，但综合性评述文章不多。

近期，巴西维索萨联邦大学化学系的Renata Pereira Lopes和Didier Astruc系统地整合了生物炭作为纳米催化剂和其他试剂的载体与纳米粒子的配位和活化方法及其应用，并将这篇长综述发表在《Coordination Chemistry Reviews》（IF=15.367）期刊上。这篇综述文章为生物炭基催化剂的深入发展提供了重要的基础资料。

核心速览

• 详细归纳了生物炭的特征以及制备工艺

包括生物炭的FTIR特征官能团位置、拉曼光谱的特点以及生物炭形成过程中自由基的产生、碳量子点的形成与应用；水热炭化、微波热解炭化制备工艺及区别，化学活化、物理活化、气体活化和微波或超声活化方式和机理，氨基功能化和磁性功能化的方法。

• 系统地总结了生物炭作为纳米催化剂或其他试剂的载体的研究与应用现状

详细讲解了单金属或多金属纳米粒子的组成，与炭发生氧化还原反应的过程，金属活性位点与炭的连接和激发过程；详细列举了生物炭基催化剂在光催化降解污染物、精细化学品制备和合成气重整反应过程的应用和研究进程。

图文简要解读

展望

这篇综述论证了生物炭是具有独特性质、光明应用前景的催化剂载体，最后作者提出了如下图15所示的“零废物”的展望，通过生物质的碳化，将新的清洁能源生产可持续过程成为可能。未来的生物炭材料不仅应用在催化剂领域，也可能会广泛应用在电池和荧光材料等其它领域。

Fig. 15. Scheme illustrating the use of biomass in the conversion of bioenergy and value-added products: sustainable agriculture.

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ccr.2020.213585

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