生物炭的化学结构主要由碳元素构成，其结构特征表现为高度多孔和富含芳香族化合物。这种独特的结构使得生物炭具有较大的比表面积和丰富的表面官能团，如羟基、羧基、甲氧基等。这些官能团的存在使得生物炭在吸附、催化、导电等方面具有优异的性能。此外，生物炭的化学结构还可能包含少量的氧、氢、氮等元素，这些元素的存在进一步丰富了其化学性质和功能。
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