近日，南京林业大学童国林教授、施名星副教授团队在《Chinese Chemical Letters》上发表了题为“Sustainable organic salt-derived porous carbons: Activation/self-activation fabrication, dimensional control and environmental applications”的综述论文（DOI：10.1016/j.cclet.2026.112411）。本综述系统综述了有机盐衍生多孔碳（OAPCs）作为可持续环境修复材料的研究进展，内容涵盖了有机钾盐、有机钠盐、有机锌盐、有机镁盐、有机钙盐和有机铵盐，重点介绍了其活化/自活化机制、尺寸调控策略（0D-3D），及其在吸附、电容去离子、催化氧化等环境应用中的应用潜力，强调了形貌、孔隙率、导电性和亲水性对性能的增强作用。总体而言，本综述可为可持续OAPCs的合成提供新见解，并架起基础机理与实际环境解决方案之间的桥梁。
图1 OAPCs的活化/自活化制备、尺寸调控及环境应用示意图
本综述系统综述了可持续性OAPCs的相关研究，重点阐明其兼具活化剂与自活化剂的双重特性。文章解析了六类有机盐的热分解路径与活化机制。理解该机制对调控OAPCs的分级多孔结构及杂原子自掺杂含量及种类具有重要意义。同时，本综述还揭示了有机盐与有机盐衍生多孔碳之间的关联机制，这可为先进OAPCs的精确合成提供参考。此外，本综述详细探讨了有机盐衍生多孔碳从0维到3维的尺寸调控策略，旨在指导并增强OAPCs的活性位点可及性和离子传输效率。研究最终证实，凭借可控的形貌结构、合理的孔道特征、增强的导电性及优化的亲水性，OAPCs将在吸附、电容去离子、催化氧化等环境应用中显示出出色的应用潜力。
碳基材料是众多环境技术（如吸附、PMS活化、电芬顿、电容去离子等）的功能核心。然而，常规的多孔碳合成策略常采用KOH、ZnCl2、H3PO0等具有强腐蚀性的活化剂。它们通常腐蚀设备、污染环境且不利于大规模的生产及应用。此外，常规的多孔碳制备策略通常为碳化-活化两步法，步骤繁琐、耗能低、产率低。
为有效缓解上述障碍，本综述以有机盐为中心，主要聚集其兼具活化剂和自活化剂的核心机制，瞄准其一步活化的快速路径，探索其从0D-3D尺寸可调的可行性，旨在为高性能可持续OAPCs的合成提供新见解，并架起基础机理与实际环境解决方案之间的桥梁。
图2（a）PCPCs-x的N2吸附-脱附曲线和（b）孔径分布曲线；（c） NSHPC制备流程图； （d）NSHPC的N2吸附-脱附等温线; （e）SEM图和（f）TEM图；（g）PC-700和APC-X的比电容；（h）NOS-AC的制备路线图和（i）SEM图；（j）不同PGNC的CO2吸附量
首先通过比表面积及孔径分析（图2a-b）、氮气吸附-脱附等温线（图2d）、扫描电镜（图2e、i）及透射电镜（图2f）等表征，揭示了三种OAPCs的孔隙结构与形貌特征。结果显示，C6H5K3O7自活化得到的OAPC具有极高的微孔率（微孔比表面积2008.6 m2/g，占比89.1%），但碳骨架相对封闭（图2a-b）；C6H11KO7构建的三维互联骨架则形成了充足的微-介孔结构（图2c-f），有利于离子的扩散；CH3COOK活化产物呈现分级多孔结构（图2i），并具有超微孔特征（图2j）。电化学测试表明，C6H11KO7基OAPC在0.5 A/g下的比电容高达437 F/g（图2g），CH3COOK基OACP在0.15 bar/0°C下CO2吸附量为1.38 mmol/g（图2j）。对比不同有机盐的活化行为，证实C6H5K3O7以高微孔率见长但存在扩散限制，而C6H11KO7和CH3COOK则通过多阶段活化与气体剥蚀效应，在兼顾孔隙发育与结构开放性方面更具优势。
图5 不同可持续OAPC的物理化学性质
高性能OAPCs应具备以下优点：高可利用的比表面积（SBET）、合适的孔径分布、优异的导电性、突出的稳定性以及高碳产率。图5总结了不同OAPCs的物理化学性质和孔结构指标。评估指标涉及活化能力、比表面积、孔径分布、活化剂类型、表面电荷、石墨化程度以及元素掺杂。可以看出，单一的有机盐基OAPCs难以集成上述所有优势。
钠盐通常活化能力较弱，因此只能产生中等水平的SBET。由于Na2CO3的尺寸效应以及钠盐的原位氮掺杂作用，其衍生的OAPCs主要以介孔为主，并具有一定程度的氮掺杂。锌盐衍生的OAPCs表现出与钠盐相似的结构特征和化学性质。然而，由于其热解过程中会释放出锌蒸气，其衍生的OAPCs也具有一定的微孔。值得注意的是，钙盐和铵盐具有额外的气体刻蚀效应，因此它们衍生OAPCs的比表面积可以进一步提高。尽管镁盐表现出很强的活化能力，但其衍生的OAPCs也主要以介孔为主。
值得注意的是，在各种盐中，钾盐仍然是最优选择，并且寻找其他作为辅助活化剂可能效果更好的盐类至关重要。未来钾基OAPCs的探索涉及以下三个方面：
(1) 构建双或多活化剂体系，利用不同金属活化剂的协同效应，构建具有三级孔结构和高产率的OAPCs；
(2) 构建发泡剂辅助活化体系（例如尿素、三聚氰胺和硫脲），制备具有超高SBET和微孔率的高氮/硫掺杂OAPCs；
(3) 构建富氧活化体系，制备具有充足表面电荷的OAPCs，以增强其应用选择性。
总体而言，本综述概述了可持续的OAPCs，强调了它们作为活化剂和自活化剂的双重作用。全面分析并明确了六种不同有机盐独特的分解路径和活化机制。特别地，通过调控有机盐化学性质和热解条件，讨论了OAPCs从0D到3D的尺寸控制，以优化离子传输动力学和材料表面活性位点可及性。最后，综述评估了OAPCs的环境应用。对于未来OAPCs的进一步发展，新的制造与回收工艺、先进的表征方法以及机器学习预测至关重要。
本研究成果得到了江苏省自然科学基金和南京林业大学“水杉学者”科研启动基金等基金的支持。
通讯作者：童国林，教授，博士生导师，江苏省造纸学会秘书长。植物纤维分离与组分分析、纤维解离与成型领域专家。主要从事植物纤维利用化学和机械、动化学等理论基础对植物纤维进行化学改性制备纳米纤维素的研究、以及针对纤维功能材料的需要利用植物纤维所具备的功能基团进行化学改性实现功能化材料的研究，废纸凝聚法脱墨、胶黏物处理和废纸制浆污水处理等技术，制浆化学和制浆清洁生产等方面进行研究。先后主持和参与国家“八五”攻关课题、国家“九五”攻关课题、国家自然科学基金、国家林业局“948”引进项目、以及国家十二五支撑课题子课题子项目和企业委托科研项目多项、国际合作项目等。在木材制浆、非木材制浆、废纸制浆、和纤维素改性与高值化利用等方面具有丰富的理论和实践经验。
第一作者：施名星，副教授，硕士生导师。主要从事生物质基多孔碳材料的绿色合成及其环境、能源应用研究。近年来已在Coordin. Chem. Rev、Chem. Eng. J、J. Energy. Chem、Chin. Chem. Lett、Chem. Commun等国内外期刊发表学术论文50余篇，其中以第一作者/通讯作者发表SCI论文20篇（其中1篇为高被引论文），申请国家发明专利3项。主持江苏省自然科学基金青年项目、南京林业大学高层次人才引进科研基金项目等科研项目。荣获南京理工大学2024年优秀博士毕业论文、南京理工大学化学与化工学院院长奖章。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cclet.2026.112411
出品｜CCL编辑部
供稿｜胥传坤 施名星
审核｜王俊丽
审定｜郭焕芳
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