该项目属于林业（林业工程）领域。活性炭是一种比表面积高、孔隙结构发达、选择性吸附能力强的功能性炭材料，广泛应用于国民经济各领域，已列入《战略性新兴产业分类（2018）》。我国是世界活性炭第一生产大国，但不是技术强国，存在活性炭微结构定向控制手段不足，储能、催化、高吸附等功能性产品依赖进口，且生产过程能源和资源消耗高等问题。该项目针对上述问题，以果壳、木（竹）屑等林业剩余物为原料，通过活性炭微结构定向调控理论和功能化制造技术的创新研究，突破了水蒸气梯级活化、热解自活化、气氛介导磷酸法绿色活化等关键技术与装备，定向调控活性炭微孔和介孔结构，创制出“卡脖子”的超级电容活性炭等系列功能性活性炭产品，实现了生物质资源高值低碳加工利用，符合国家碳中和发展目标。主要创新点如下：

1. 独创梯级活化调控介孔结构及深度除杂关键技术。针对介孔调控难、产品纯度低的问题，提出控氧环境下水蒸气梯级活化定向调控介孔集中分布新方法，2-4 nm介孔容积占比达65%；创新了活性炭表面含氧基团和缺陷修饰、超声空化-界面氧化协同和流态化负压深度除杂等关键技术，灰分低至0.045%；创制的超级电容活性炭比电容量比国际高端产品（YP-80）高50%，高效脱氯功能活性炭余氯单次去除率达99%，广泛应用于家用净水器，国内市场占有率≥70%。

2. 发明了热解自活化调控高微孔结构关键技术。针对微孔结构少、产品得率低的问题，阐明了正压环境中木质原料热解自活化造孔机理，发明了无需外加活化剂的热解自活化制备活性炭新方法，小于2 nm的微孔容积占比达85%；创新了催化热解自活化调变活性炭高微孔结构及同步合成活性炭催化剂新技术；开发出外热式正压连续活化设备，产品得率提高20%；创制出醋酸乙烯合成用活性炭催化剂，比德国巴斯夫同类产品催化转化率提高4%，使用寿命提高23.5%；创制的毒气防护活性炭产品氯化氰防护时间提高20%；创制的高微孔活性炭应用于多晶硅工业尾气的氢气精制，氢气纯度达99.9999999%，市场占有率≥50%。

3. 突破了气氛介导磷酸法活性炭绿色制造关键技术。针对产品得率低、消耗高的问题，阐明了磷酸催化木质纤维去羟基化重排形成凝缩类炭活化成孔机理，揭示了高温下水蒸气极化干预磷酸过度聚合抑制难溶性灰分形成的作用机制，创新了磷酸热渗透、高温重整等孔结构定向调控方法，大于4 nm介孔容积占比达50%；开发出气氛介导磷酸活化绿色制造新技术，研发出多段加热、分级控温的工程化技术设备，活性炭产品得率提高25%，创制的车用活性炭丁烷工作容量达15.5g/100mL，比美国维实维克公司的高端产品（BAX1300）提高19.2%。

在国家自然科学基金、科技支撑计划、行业专项等项目的支持下，该项目经过10 多年创新研究，开发出木质活性炭功能化定向调控关键技术。发表论文130篇，其中SCI 收录42篇；授权发明专利30件，实用新型专利34件；制定标准7项，形成3项核心技术，填补3项国内空白。成果已在江苏、河南、上海、福建、江西等十多个省市的活性炭生产企业推广应用，建立了16条生产线，开发出20余种新产品。近两年，生产活性炭约17万吨，新增产值21.91亿元，新增利润3.78亿元；减排CO₂ 约185万吨，固碳14.7万吨，取得了显著的经济社会效益。创制的功能活性炭产品已成功应用于能源存储、石油化纤、人防工程、食品医药、汽车等行业，显著推动了活性炭高端产品升级和行业科技进步，有力支撑了数千亿产值的国民经济产业高质量发展。