| 郑婕,谢庆月,钟炜,李鹏辉,姜波,吴文娟.木质素基碳材料在超级电容器电极中的研究进展：杂原子掺杂与性能优化[J].中国造纸,2026,45(2):105-114 |
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| 木质素基碳材料在超级电容器电极中的研究进展：杂原子掺杂与性能优化 |
| Research Progress on Lignin-based Carbon Materials in Supercapacitor Electrodes: Heteroatom Doping and Performance Optimization |
| 收稿日期：2025-09-29 修订日期：2025-10-23 |
| DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2026.02.012 |
| 关键词: 木质素 碳材料 电极 杂原子掺杂 超级电容器 |
| Key Words:lignin carbon materials electrode heteroatom doping supercapacitor |
| 基金项目:国家自然基金（32271797，32271811）；南京林业大学大学生创新训练计划项目（202510298085Z）。 |
| 作者 | 单位 | 邮编 | | 郑婕* | 南京林业大学轻工与食品学院,江苏南京,210037 | 210037 | | 谢庆月 | 南京林业大学轻工与食品学院,江苏南京,210037 | 210037 | | 钟炜 | 南京林业大学轻工与食品学院,江苏南京,210037
南京林业大学江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,江苏南京,210037 | 210037 | | 李鹏辉 | 华南理工大学先进造纸与纸基材料全国重点实验室,广东广州,510640 | 510640 | | 姜波 | 南京林业大学轻工与食品学院,江苏南京,210037
南京林业大学江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,江苏南京,210037 | 210037 | | 吴文娟* | 南京林业大学轻工与食品学院,江苏南京,210037
南京林业大学江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,江苏南京,210037 | 210037 |
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| 摘要:木质素转化为高性能碳材料是其资源化利用的有效途径之一。本文系统综述了木质素基碳材料作为超级电容器电极的最新研究进展，重点阐述了杂原子掺杂（氮、磷、硫、硼及双掺杂）对碳材料微观结构、表面化学性质和电化学性能的优化作用，并从引入赝电容、扩大碳层间距、改善润湿性及优化电子传导等方面深入分析原理。最后，总结了当前研究面临的挑战，并对未来发展方向，如多元素协同掺杂机制探索、绿色规模化制备工艺开发以及与造纸工业的深度耦合等进行了展望，以期为木质素在高效储能领域中的应用提供一定的参考。 |
| Abstract:The conversion of lignin into high-performance carbon materials represents one of the effective pathways for its resource utilization. This paper systematically reviewed the latest research progress in lignin-based carbon materials used as supercapacitor electrodes. It highlighted the optimizing effects of heteroatom doping (nitrogen， phosphorus， sulfur， boron， and dual-doping) on the microstructure， surface chemical properties， and electrochemical performance of carbon materials. The underlying mechanisms were analyzed in depth， including the introduction of pseudocapacitance， expansion of interlayer spacing， improvement of wettability， and optimization of electron conduction. Finally， the current research challenges were summarized， and future development directions were outlined， such as exploring multi-element synergistic doping mechanisms， developing green and scalable preparation processes， and achieving deeper integration with the pulp and paper industry. This review aimed to provide references for the application of lignin in the field of efficient energy storage. |
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