本站讯（通讯员温昶）2023年8月，能源领域国际顶级期刊《Progress in Energy and Combustion Science》(IF=29.5)在线刊发了徐明厚教授团队题为“Biochar as the effective adsorbent to combustion gaseous pollutants: Preparation, activation, functionalization and the adsorption mechanisms”的综述论文(2023, 99, 101098)。能源学院温昶副教授为第一作者，徐明厚教授为论文通讯作者，陈汉平教授、罗光前研究员以及周子健副教授为论文共同作者。本论文是能源与动力工程学院为第一单位在《Progress in Energy and Combustion Science》期刊上发表的第四篇论文。
工业生产过程中化石燃料的大量使用，如燃煤发电、废弃物焚烧以及水泥窑炉燃烧等伴随着严重的气态污染物（二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物和汞）以及二氧化碳的排放。目前关于新型固体吸附剂，如活性炭、沸石、碳纳米管、碳分子筛和金属有机骨架化合物，从燃烧废气中通过吸附作用捕获气态污染物已成为广泛关注的议题，然而高昂的成本限制了这些新型固体吸附剂的大规模工业利用。生物质焦是一种来源于生物质热处理过程中稳定的碳质固体副产品，不仅有潜力取代煤作为燃料，而且由于其具有高孔隙率、比表面积和丰富的表面功能基团，被广泛报道为一种有效且廉价的吸附剂用于去除燃烧废气中的气态污染物。无论是生物质焦的制备、活化和功能化方法，还是后续的吸附条件和作用机理，都需要从各种气体类型的个体性和普适性的角度进行细致的研究，以期完善生物质焦气体吸附的理论和技术。
论文以徐明厚教授课题组前期研究成果为基础，同时煤燃烧与低碳利用全国重点实验室陈汉平教授、姚洪教授、赵永椿教授等课题组在此方面也进行了大量研究。该综述首先介绍了物理活化、化学活化以及微波、超声波、等离子体、球磨和熔盐等新修饰方法对生物质焦吸附剂的微孔结构和活性表面官能团的改善作用；还总结了构建活性生物质焦的功能化方法，包括添加过渡金属氧化物、能够与酸性气体相互作用的碱性基团，以及卤素或硫化物，以进一步改善实际工程应用中生物质焦的吸附性能。针对吸附条件的影响，结合各种气态污染物的吸附速率和脱除性能，主要关注了模拟烟气中吸附温度、水蒸气和杂质浓度，并考虑了典型气体的选择性和协同吸附。此外，还考察了生物质焦的循环和再生能力，以确保对于气态污染物良好的脱除性能。考虑了吸附等温模型和吸附动力学模型用于预测吸附量和控制机理，并可通过计算吸附能来确定吸附和解吸能力的强度和潜力。还讨论了先进的计算模拟方法，如DFT、MD和GCMC，以助于描述生物质焦的物理吸附和化学吸附过程。最后，总结了生物质焦在提高吸附性能、工业应用中协同吸附、经济性评价和节能分析等方面面临的挑战，以期为生物质焦气体吸附理论和技术的发展提供科学参考。
徐明厚教授团队长期专注于能源清洁高效低碳利用，倡导将前沿基础研究与我国“清洁低碳、安全高效”的现代能源体系建设需求及“碳达峰、碳中和”重大战略目标紧密结合。主要研究方向包括化石能源清洁高效利用、碳捕集利用与封存、固体废弃物和生物质资源化利用、多相反应流数值计算、可再生能源低碳负碳利用等。本研究获得国家自然科学基金(52076091, 52036003, 52076093)的资助支持。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S036012852300028X?dgcid=coauthor
