多孔碳的应用

多孔碳因具有高比表面积、可调孔径结构和良好导电性，核心应用集中在吸附分离、能源存储与转化、催化三大领域。

1. 吸附与分离领域

这是多孔碳最传统且广泛的应用，利用其丰富孔隙吸附目标物质。

• 水处理：吸附水中的重金属离子（如铅、汞）、有机污染物（如染料、农药）和抗生素，净化水质。

• 气体吸附：吸附二氧化碳（CO₂）实现碳捕集，或吸附挥发性有机化合物（VOCs）以净化空气，也可用于天然气和氢气的储存。

• 脱色与提纯：在食品、医药工业中，用于糖液、食用油的脱色，以及药品有效成分的提纯。

2. 能源存储与转化领域

依托其高导电性和大孔容，多孔碳是关键的电极材料。

• 超级电容器：作为电极活性材料，提供大量电荷存储位点，实现快速充放电，应用于新能源汽车、电子设备等。

• 锂离子电池：可作为负极材料或正极导电添加剂，提升电池的容量、循环稳定性和倍率性能。

• 燃料电池：用作催化剂载体（如负载铂基催化剂），或直接作为氧还原反应催化剂，提高燃料电池效率。

3. 催化领域

多孔碳不仅是优良的催化剂载体，其本身也可作为非金属催化剂。

• 催化剂载体：负载金属或金属氧化物催化剂（如Pd、TiO₂），用于有机合成、污染物降解等反应，提升催化活性和稳定性。

• 非金属催化剂：通过掺杂N、P等元素，可直接用于氧还原、析氢等电催化反应，替代昂贵的金属催化剂。

4. 其他新兴应用

• 生物医学：作为药物载体，利用孔隙负载药物分子，实现靶向给药和缓释；也可用于生物传感和血液净化。

• 环境修复：用于土壤重金属污染修复，通过吸附固定污染物，降低其生物有效性。