01【导读】

多孔碳材料，包括但不限于活性碳、有序介孔碳、碳化物衍生碳、沸石模板碳、盐模板碳、金属有机骨架（MOF）衍生碳和新兴的分子组装多孔碳，在能源和环境领域发挥着重要作用。由于其优越的结构特性，如高比表面积、发达的孔隙率、明确的孔隙参数、可调节的表面化学、显着的物理化学稳定性和良好的导电性，这些材料被不仅能够在孔壁上而且在内部孔通道中吸附、储存或与客体物质相互作用。通过结构性能的合理设计，多孔碳的活性可以针对许多目标应用进行定制，包括超级电容器、电池、燃料电池、水处理、气体存储/分离和催化。然而，除了活性炭外，这些多功能纳米碳的大规模生产仍然受到限制。尽管已经取得了巨大的进展，但对多步骤/耗时的制造路线的需求以及模板/危险试剂的使用都在不断阻碍多孔碳的商业化。例如，模板的利用，如介孔二氧化硅、沸石、熔盐和 MOF 会导致复杂的合成和去除步骤。此外，从碳化物中提取金属一般采用剧毒氯气。

活性炭是最重要的一类高表面积多孔材料。活性炭是具有高表面积和发达的内部孔隙度的多孔碳质材料，已通过成熟的碳化-活化技术商业化。由于其独特的结构、低廉的价格和大规模的生产技术，这些多孔碳传统上被用作消除污染的吸附剂。在过去的十年中，在合成、结构、应用、理论和实验方法等方面出现了许多创新。

02【成果掠影】

近日，扬州大学庞欢教授等人发表了评述性论文，从合成化学和材料科学的角度全面回顾了活性炭的最新进展。

相关综述文章以“Understanding Synthesis–Structure–Performance Correlations of Nanoarchitectured Activated Carbons for Electrochemical Applications and Carbon Capture”为题发表在Advanced Functional Materials上。

03【核心内容】

本文章的目标是阐明这些重要的多孔材料的关键结构特性和制备方案，并推荐未来的前景。活性炭的深入研究兴趣在于其优越的物理化学/结构性能，包括高表面积、发达的孔隙率、明确的孔参数、可调节的表面化学、显着的热/化学稳定性、多功能形态和良好的电学性能。对这些结构特征的机制理解将指导高性能活性炭材料的可控设计。原则上，所有应用都指向吸附、储存或与客体物质的相互作用，例如电解质离子、硫、氧、硒、溴、碘和二氧化碳分子。总之，这篇综述有助于从合成化学和材料科学的角度解决活性炭在电化学领域和 CO2 储存/分离方面的重大发展。突出了潜在的合成-结构-性能关系。作者希望这篇评论不仅向读者介绍活性炭领域的进展概况，而且提出未来挑战和在实际应用中取得成功的前景。因此，仍然需要解决一些重要问题：i）精确控制具有优选结构特性的合成；ii) 对活性炭进行更现实和定量的表征是复杂但非常需要的；iii) 建立材料结构、应用性能和反应机理之间的相关性是必要的；iv) 探索新的特种活性炭基复合材料。如图3所示，解决这些问题对于活性炭技术的未来发展至关重要，包括但不限于促进多功能活性炭的设计，拓宽应用范围，提高实用性能。

04【数据概览】

图一、活性炭材料的制备、质地和应用中的关键主题示意图及其潜在相关性© 2022 The Authors

图二、活性炭的内在性质和结构特性之间的关系© 2022 The Authors

图三、概述活性炭技术的流程图、挑战和未来方向© 2022 The Authors

作者简介

庞欢，南京大学理学博士，扬州大学教授，博士生导师。教育部新世纪优秀人才（2013）；教育部青年长江学者（2018）；江苏省杰出青年（2020）；全球高被引学者。作为扬州大学代表之一与Elsevier联合创刊EnergyChem、担任管理编辑；任《国家科学评论》学科编辑组成员；多个期刊编委、青年编委学术兼职。主要从事基于配合物框架材料的能源化学研究。近年来以第一/通讯作者在《国家科学评论》、Chem. Soc. Rev.，Adv. Mater.，Angew. Chem. Int. Ed.，Nano Letters, 等期刊发表SCI论文300多篇，论文被引次数达18000余次，H因子为80。主编/著英文书籍3本，主编江苏省重点教材2部：《能源化学》、《能源化学实验》高教社。授权国家发明专利20项。主持或完成国家自然科学基金3项（联合重点1项）。曾获教育部自然科学一等奖（2020，R3）、江苏省教育教学与研究成果奖二等奖（2018，R1）、河南省科学技术进步二等奖（2016，R3）、中国电子学会科学技术一等奖（2019，R4）、大学生挑战杯全国一等奖（2017）、三等奖（2019）指导教师、扬州大学“金讲台”奖（2018）。

文献链接：Understanding Synthesis–Structure–Performance Correlations of Nanoarchitectured Activated Carbons for Electrochemical Applications and Carbon Capture. https://doi.org/10.1002/adfm.202204714.