王天贺, 林 琳*, 刘 静, 张 强， 徐文彪, 时君友

(1.北华大学 吉林省木质材料科学与工程重点实验室，吉林 吉林 132001; 2.北华大学材料科学与工程学院，吉林 吉林 132001)

碳是地球上一切有机生物体的骨架元素，被称为“生命之源”[1]。以生物质材料为前驱体制备的生物质基炭材料具有比表面积大、孔隙丰富、来源广且成本低的优点，受到人们的广泛关注[2]。同时，生物质基炭材料也存在孔径调控困难、官能团复杂、活性位点较少等问题，使其在实际应用中受到了限制。杂原子掺杂是生物质基炭材料功能性改良的重要手段[3]，通过杂原子掺杂在碳原子的晶格中，利用一些外来原子(C、N、P、S等)将碳原子代替，从而使得材料的性质发生了改变[4-6]。通过杂原子的掺杂，炭材料的电子云分布和功函数均发生变化，进而使其性能得到改善并且扩大了应用的范围[7]。

掺杂的杂原子要在电负性、原子尺寸与碳原子之间存在差异，才能使碳骨架电子云重新排布，改变基质中电荷的分布，形成新的活性位点，从而影响材料性能[8]。目前，炭材料中掺杂的杂原子主要包括氮[9-10]、氧[11-12]、磷[13-14]、硫[15-16]、卤素[17-18]等，这些杂原子既可以单独掺杂在炭材料中，也可以多种杂原子共掺杂。杂原子掺杂生物质基炭材料在能源存储和转换、吸附分离、催化等领域有着广泛的应用，本文主要对生物质基炭材料的杂原子引入方法、杂原子类型进行了概述，并介绍了杂原子掺杂生物质基炭材料在超级电容器、离子电池、吸附以及催化剂载体的研究与应用现状，同时对此类材料的开发和应用前景进行了展望，以期为生物质基炭材料的开发应用提供参考。……