合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院姚運(yùn)金副教授課題組，以秸稈類生物質(zhì)廢棄物為原料，成功制備出多維數(shù)、多尺度、多形態(tài)的三維功能催化材料，可高效去除水體中有機(jī)及重金屬有毒污染物，解決了秸稈類生物質(zhì)廢棄物難以利用的難題。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域重要期刊《應(yīng)用催化》上。

姚運(yùn)金課題組首次研發(fā)出生物質(zhì)碳復(fù)合功能相三維材料的制備工藝，以秸稈類生物質(zhì)廢棄物為原料經(jīng)化學(xué)活化后與金屬二價(jià)鹽及含氮化合物均相混合，通過(guò)高溫?zé)峤庵苽涑?D功能催化材料。每克該新型材料可用于吸附的總面積最高可達(dá)1500平方米，對(duì)目前廣泛存在的持久性有機(jī)及無(wú)機(jī)類有毒污染物均呈現(xiàn)出顯著的去除性能，且去除效率是納米復(fù)合材料的50至100倍。

據(jù)介紹，該新型3D復(fù)合材料的制備工藝將生物質(zhì)廢棄物活化為三維多級(jí)孔功能炭載體。利用其本身的多孔結(jié)構(gòu)、高比表面積及表界面特性，在單設(shè)備中實(shí)現(xiàn)了金屬離子的還原、金屬納米粒子的碳包覆以及氮非金屬元素的摻雜改性，克服了傳統(tǒng)熱解法制備工藝復(fù)雜、還原處理風(fēng)險(xiǎn)較高以及非金屬元素改性效果不佳等缺陷，極大提高了其在實(shí)際應(yīng)用中的抗中毒能力、穩(wěn)定性及重復(fù)利用性，且生物質(zhì)原料資源豐富，制備成本低，比表面積大并具有多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，因此具有廣闊的工業(yè)化應(yīng)用前景。

我國(guó)每年產(chǎn)生約2.5億噸秸稈類生物質(zhì)廢棄物，而現(xiàn)有的諸如生物質(zhì)液化、生物柴油、堆肥填埋及直接焚燒等處理方法，均無(wú)法實(shí)現(xiàn)高效綠色的利用。該新型制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉及易于大規(guī)模生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)廢棄物的再利用及污染物的高效去除，同時(shí)，也為基于生物質(zhì)3D先進(jìn)功能催化材料的開發(fā)、構(gòu)筑和應(yīng)用提供了理論支持及科學(xué)指導(dǎo)。