有一种材料，它熟悉又陌生，平凡又神奇，它叫做生物炭。生物炭最早被人类关注，是因为在19世纪，植被茂盛的亚马逊流域遭遇雷击后，焚烧成灰烬的树木所覆盖的土壤对作物的种植有突出的助长效果。这种富碳多孔的吸附材料，因为自带生物质基，在很多领域被发现具有超越一般吸附材料的功效。进入工业时代以后，随着科学的进步和越来越多制备方法的研发，生物炭产品的开发和应用逐渐普遍，人们利用现代科学技术，通过改性的方式，让生物炭产品功效更为丰富和突出，其不仅在农业上继续扮演着重要的作用，在城市建筑、日常生活、水处理等领域也是发挥了各种各样的作用，成为了人类现代生活随处可见也必不可少的组成部分。
生物炭是富碳生物材料经过缓慢高温裂解（在缺氧及低氧环境条件中）除生成可燃性气体、二氧化碳、焦油类物质之外，还产生含碳量高、孔隙结构丰富的固体碳化物质。其主要组成元素为碳、氢、氧，含碳量在70豫以上，同时还有一定量的氮、磷、钾、钙等元素。生物炭的理化性质也会因为其制备原料和热解温度的不同而产生差异。这些差异主要体现在生物炭的pH、孔隙度和总孔容、比表面积、化合物与灰分含量组成、材料持水量等方面。不同生物质由于纤维素，半纤维素以及木质素的含量不同，组织结构也不同，因此，碳化后材料的孔隙结构也存在很大差别。生物炭的制备大多数都采用高温裂解技术，热解过程采用限氧或无氧高温炭化的方法。
由于其本身廉价易得，适合工业化应用；同时，生物炭材料导电性较好，电化学电位相对较低，化学性质稳定，其电化学性能较为优异，是具有重大发展潜力的负极材料。电化学测试表明：生物炭材料具有较高的可逆比容量和倍率性能，在大约 1 A g-1的电流密度下，比容量为 180 mA h g -1，即使在 10 Ag-1 的高倍率下，其比容量仍可以保持在 165 mA h g -1。由此可以判断，可广泛应用于储能材料领域，如钠离子电池、锂离子电池等的负极材料中。
生物炭独特的表面理化性质和孔隙构造，是一种优良吸附材料。这些特殊之处主要体现在以下方面：生物炭具有疏松多孔的结构，比表面积巨大，孔隙度较高，总孔容较大，具有较高的比表面能，吸附过程中能够提供更多有效的吸附位点[22-24]。生物炭表面含有种类丰富、数量可观的官能团如羧基、酯基、羟其、酸酐等；同时还含有某些利于提升吸附性能的矿物成分；生物炭表面具有较多的负电荷，因此其阳离子交换量（CEC）比较大，而重金属离子一般带正电荷，这使得生物炭对重金属离子之间的静电吸引增强，从而表现出良好的吸附特性。
生产生物炭的原材料来源广泛，廉价易得，可分为三类：动物粪便类（牛粪、猪粪等），植物类（玉米芯、作物秸秆、果壳等），以及城市污水厂污泥类。由于生物质材料来源不同，生物炭制成条件不同，其芳香性、孔隙结构、表面功能团种类及数量等均不同，其环境功能和效应也各有差异。不同材料来源的生物炭对水体中的重金属离子吸附作用不同。
