研究背景

气态污染物向大气中的排放导致空气质量明显下降，引发雾霾、酸雨、全球变暖和气候变化等严重环境问题，对可持续发展以及人类生命和健康构成重大阻碍。典型的污染气体包括二氧化碳、甲烷、挥发性有机化合物（VOCs）、二氧化硫、硫化氢等。因此，高效处理上述气态污染物对于改善空气质量十分必要。

研究内容

本文综述了典型的多孔炭材料（如活性炭、碳分子筛、活性炭纤维、碳纳米管和石墨烯等）在空气净化与污染削减中的应用。首先，考察了这些材料独特的物理化学性质，这些性质对吸附过程的效能和效率起着关键作用。此外，本文还总结了通过物理活化（如二氧化碳活化和水蒸气活化）和化学改性（如酸碱处理和氮掺杂）增强多孔炭材料吸附能力的方法。此外，还详细阐述了不同吸附剂对各种污染物气体的潜在吸附机制。最后，本文总结了当前面临的主要挑战，并对未来在气态污染物吸附领域的研究工作进行了展望。

本文要点

（一）活性炭材料最近在众多领域得到了广泛的应用，这归因于与其他材料相比，它们具有不同的孔结构和更好的比表面积，值得注意的是，活性炭上的化学官能团在特定气体的吸附动力学中起着关键作用。从本质上讲，活性炭对未来具有重要意义，成为各种气体吸附应用的重要材料，这是无可争辩的。因此本部分内容综述了活性炭对于CH₄，CO₂，VOCs以及其他污染物气体的吸附研究。

（二）碳分子筛（CMS）的特点是具有特殊的孔结构，其特点是孔径分布窄，主要由直径小于 1.0 nm 的微孔组成，并辅以少量的大孔。CMS的合成重点关注孔径的精确控制和孔结构的战略调控。CMS 可被视为一类特殊的活性炭，其特征在于具有明显更窄或更受限的微孔孔径分布，进而导致这些材料可通过平衡效应或动力学效应机制影响气体分离。因此本部分内容综述了碳分子筛对于CH₄，CO₂，VOCs以及其他污染物气体的吸附研究。

（三）其他炭材料包括：活性炭纤维，碳纳米管以及石墨烯等。活性炭纤维通过有机纤维作为前驱体材料的碳化/活化制成的。该材料具有比表面积高、孔结构发达、吸附位点丰富等优点；碳纳米管是一种晶态孔隙，可提供圆柱形状，其管壁主要由石墨湖构成，根据结构组成可分为两大主要类别：单壁碳纳米管（SWCNTs）和多壁碳纳米管（MWCNTs）；石墨烯被认为是最有前途的层状材料之一，在多个领域具有巨大的应用潜力。因此本部分内容综述了活性炭纤维，碳纳米管以及石墨烯对于CH₄，CO₂，VOCs以及其他污染物气体的吸附研究。

文章信息： Zhu R, Guo J, Pang H, Zhao D, Liu Q*(刘庆), Liang P*(梁鹏). Adsorption separation of gaseous pollutants over porous carbon materials: a review. Journal of the Energy Institute 2025;120:102129.

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.joei.2025.102129