功能性木质炭素新材料的研究与开发

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1、第’%卷第!期新型炭材料=>?-’%0>-!!""&年(月01234567084915:4;<@AB-!""&文章编号：’"".$**!（.!""&）"!$"’+’$".功能性木质炭素新材料的研究与开发’，!!黄彪，高尚愚（’-福建农林大学材料工程学院，福建福州#+"""!；!-南京林业大学化工学院，江苏南京!’""#.）摘要：木质炭化物的高效开发利用，对解决废弃物资源化、环保、生态环境等问题将起到十分积极的作用。通过述评功能性木质炭素新材料的国内外研究和开发进展，涉及到木质炭素材料吸着特性的研究概况、木质炭化物在环境净化方面

2、的应用、木质系炭素新材料的研发、性能和应用等方面。着重介绍了一些木质系炭素新材料：木陶瓷、木质吸油材料、高电导性材料、保健材料、土壤改良材料、二氧化钛/炭复合材料、烧结炭等。同时对其副产物木醋液的应用领域，如在食品添加剂、消臭剂、医药、农业等方面的应用也做了一些梗概。由此可看出：木质炭化物新利用，高功能化的研发可使古老的木炭衍化为新颖的功能性材料，从而产生更高的经济、社会和生态效益。关键词：木质炭化物；进展；炭素新材料中图分类号：#6#&文献标识码："’前言为土壤改良剂、植物生长调节剂、无害农药使用，有益于环境，有益于人类。还

3、有，木炭是一种炭化物，木材是一种天然材料，与其他源于矿产资源的从防止地球的温室效应来看，它可以固体形态直接材料相比，木材的突出优势在于它的可再生性。这将碳元素固定下来，使碳元素不会形成7&进入大!是其他材料所不能比拟的，符合人类社会可持续发气中，造成7&浓度增加，即有降低大气中温室效!展的战略构想。［!$+］应的环保效益。与此同时，功能性木质炭素新材人类生产和使用木质炭化物（木炭）的历史悠料如隔音材料，电磁屏蔽材料等的开发也备受关久，除做燃料和冶炼外，在公元前’++"年埃及就用［(，.］注。［’］于医药，公元前!世纪印度用于滤

4、水，我们的祖先用木炭重量变化来测量空气的湿度及制备黑火药，!木质炭素材料吸附特性研究长沙马王堆出土的汉墓木椁用木炭来吸潮、防腐，明朝李时珍在《本草纲目》中记述了果核煅炭可治疗腹自8-$$%$在’..#年，9:/3*/*在’...年分别发泻和肠胃病。总的来说，过去木炭主要作为燃料与现木炭能吸附大量的空气等气体以来，许多人也经冶炼使用，从!"世纪+"年代以后，随着矿物燃料的验性地知道，木炭的吸附能力随种类的不同而变化，普及，这种利用渐渐被忽视。然而，近年来木炭的一并且有随着种类的不同，对特定吸附质的吸附能力些新用途受到了很大关注。

5、如环境净化方面，过去也不同的所谓选择性吸附现象。’%世纪后半期，一直使用活性炭作吸附剂，最近有些场合开始使用83*/-:.;$和’./3$<分别做了木炭对多种有机蒸汽木炭了。究其原因，首先是吸附剂价格问题。活性的吸附实验，从多方面就不同原料木炭的吸附问题炭制造过程中，需炭化和活化二道工序，操作复杂，作了研究。特别是’./3$<提出了在各种原料制成得率很低，而木炭只需炭化一道工序，得率较高，故的炭中，椰壳炭具有最出色的吸附性能的报告；较便宜。其次，将间伐材、废材、山场剩余物等充分83*/-:.;$用吸附用炭做了净化空气的实用性试

6、验，利用起来，从资源的有效利用方面来说，能作到可持随后于’*.!年初次对防毒面具问题作了记载。关续发展。再加之，随着农业上时兴无农药无化肥的于木炭的气相吸附问题，发现了许多实验室性的用有机耕作法的发展潮流，木炭及其副产物木醋液作途，最有名的是#*+3和=$>*<提出的木炭用于制造收稿日期：!""#$"%$"&；修回日期：!""&$"#$!’基金项目：福建省教育厅资助项目（!""’"&&）作者简介：黄彪（’%(($）男，福建古田人，福建农林大学副教授，南京林业大学在职博士生，从事林产化工的教学与研究工作，主要研究方万方数据向为炭

7、材料与生物质能源。#$%：)*($+%%$*+""+’（!&），)*($+%%$*+"’!#（’’），($)*+%：,-.*/0,1.,%+2-/1133-45-2/·’#*·新型炭材料第’"卷高真空，以及!"#$"%提出的从空气中分离稀有气围下炭化制得的炭化物的化学构造与氨气吸附能体。然而工业上最先利用木炭的吸附性能的领域是力，结果表明，在空气中制得的炭化物对氨与碱的吸精制蔗糖。为了达到这一目的，大量制造液相用木着能力大于在氮气中制得的炭化物。炭化温度在炭的方法取得了进步，人们采用水蒸气及二氧化碳-$$%时，空气中制得的炭化

8、物对氨与碱的吸着能力［!］及化学方法进行活化处理，生产活性炭。最大。炭化物的红外光谱显示，在空气中制得的炭随着活性炭生产与研究的兴起，木炭吸附能力化物有较多数量的羧基和内酯基团形成，且元素分方面的利用曾一度被人们忽视。近年来，木炭的研析表明其有较高的氧、氢元素含量，较低的碳元