我校輕工科學與工程學院（柔性電子學院）“生物質(zhì)化學與材料”院士創(chuàng)新團隊聚焦纖維素功能改性及高值化利用，近期團隊段超教授課題組在纖維素基光熱界面蒸發(fā)及纖維素基復合催化材料制備與應用方面取得重要進展。相關(guān)成果在Chemical Engineering Journal、Carbohydrate polymers、Separation and Purification Technology和International Journal of Biological Macromolecules等國際學術(shù)期刊上連續(xù)發(fā)表7篇研究型論文。

1. 納米纖維基Janus光熱界面水蒸發(fā)的設(shè)計與應用

課題組研究了一種基于TEMPO氧化納米纖維氣凝膠的新型Janus太陽能蒸發(fā)器（HZC-CNF），基于垂直排列的通道和錐形屋頂?shù)莫毺亟Y(jié)構(gòu)不僅實現(xiàn)了光有效吸附和多次散射，還增強了蒸發(fā)面積和水的傳輸路徑。HZC-CNF表現(xiàn)出優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換能力、良好水分蒸發(fā)率（1.97 kg m^-2 h^-1）和對包括環(huán)丙沙星在內(nèi)的各種污染物（>90 %）的去除效率，可實現(xiàn)光熱水蒸發(fā)和污染物降解的協(xié)同作用。相關(guān)研究成果以“Janus structured cellulose-based aerogel with vertical channels and conical roof for efficient solar-driven water evaporation and pollutant degradation”為題發(fā)表在《Carbohydrate Polymers》上。23級博士生田國棟為本文第一作者，段超教授和王建教授為通訊作者。

2. 基于廢棄香煙過濾嘴的光熱界面水蒸發(fā)器構(gòu)筑與應用

課題組研究提出使用廢棄的香煙過濾嘴（CF）作為水傳輸支架，使用竹漿黑液木質(zhì)素作為疏水和光熱轉(zhuǎn)換材料，制備了一種具有梯度潤濕性的Janus生物質(zhì)基光熱蒸發(fā)器。該蒸發(fā)器在1 kW m^-2輻照下可達到2.73 kg m^-2 h^-1的蒸發(fā)速率，對各種有機污染物的去除率超過91%。相關(guān)研究成果以“A Janus bio-based interfacial solar evaporator with wettability gradient for simultaneously efficient solar water evaporation and catalytic degradation of organic pollutants in wastewater”為題發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上。23級博士生田國棟為本文第一作者，段超教授和倪永浩教授為通訊作者。

3. 基于各向異性經(jīng)緯線構(gòu)筑拱形光熱織物及其光熱界面水蒸發(fā)應用

課題組提出了一種基于濕法紡絲和梭織技術(shù)的簡便且可擴展策略，并制備了具有獨特經(jīng)緯和拱橋結(jié)構(gòu)的可持續(xù)光熱織物，在1 kW?m^?2的模擬日光條件下，織物在去離子水和3.5wt% NaCl溶液中的蒸發(fā)率可達到2.34 kg?m^?2?h^?1和1.91 kg?m^?2?h^?1。相關(guān)研究成果以“An arch-bridge photothermal fabric from hydrophobic warp hair and hydrophilic weft grooved cellulose fiber for efficient waster evaporation and solar seawater desalination”為題發(fā)表在《Separation and Purification Technology》上。23級碩士研究生車依陽為本文第一作者，段超教授為通訊作者。

4. 電紡醋酸纖維素基催化膜/凝膠材料的設(shè)計與廢水催化降解應用

課題組提出使用醋酸纖維素作為靜電紡絲原料，并通過原位沉積、硅烷化改性和冷凍干燥等技術(shù)制備高彈性疏水氣凝膠（T-ENA），用于高效分離油和降解卡馬西平（CBZ）。通過熱固化手段交聯(lián)Si-O-鍵，成功賦予ENA的熱/機械穩(wěn)定性及疏水性，T-ENA對油水中甲苯的吸附分離效率高達99.2%，在20分鐘內(nèi)即可活化PMS催化降解99.5%的殘留有機藥物（CBZ）。同時，通過同步靜電紡絲和靜電噴霧技術(shù)，制備了負載核殼“Z”型異質(zhì)結(jié)催化劑的纖維素基光催化靜電紡絲膜。在光照和PMS的作用下，對TC和MB的降解效率分別達到93.31%和99.90%。相關(guān)研究成果以“Cellulose acetate-based electrospun nanofiber aerogel with excellent resilience and hydrophobicity for efficient removal of drug residues and oil contaminations from wastewater”和“Facile fabrication of a cellulose-based photocatalytic membrane decorated with core-shell heterojunction microspheres for efficient and continuous wastewater remediation”為題發(fā)表在《Carbohydrate Polymers》和《Separation and Purification Technology》上。23級博士研究生田國棟為本文第一作者，段超教授和倪永浩教授為通訊作者。

5. 貽貝啟發(fā)仿生修飾光催化纖維素紙及其高效光還原Cr（VI）研究

課題組研究制備了一種纖維素紙基復合膜（Zr-TCPP@PDA@FP），用于Cr（VI）的光還原和光熱抗菌。Zr-TCPP@PDA@FP對Cr（VI）表現(xiàn)出明顯的光催化還原作用，在20min內(nèi)去除率達到93.9%，且具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。此外，雜化膜還具有良好的光熱抗菌性能。相關(guān)研究成果以“Mussel-inspired polydopamine and Zr-porphyrin MOF co-decoration of a cellulose paper-based composite membrane for efficient photoreduction of Cr(VI) and photothermal antibacterial in wastewater”為題發(fā)表在《Separation and Purification Technology》上。22級碩士研究生車莎莎為本文主要完成人，段超教授為第一和通訊作者。

6. 基于一石二鳥策略構(gòu)筑纖維素再生光催化復合膜及其應用研究

課題組研究提出了一種簡單易行的“一石二鳥”策略，構(gòu)建了普魯士藍類似物（ZnPBA）微球修飾的多功能再生纖維素復合膜，用于廢水凈化。ZnPBA/RCM具有較高的ZnPBA負載量（65.3wt%）、良好的光催化降解四環(huán)素（TC）（去除率為90.3%，礦化率為54.3%）、油水分離效率（對不同種類的油均>97.8%）和抗菌性能。相關(guān)研究成果以“A one-stone-two-birds strategy for cellulose dissolution, regeneration, and functionalization as a photocatalytic composite membrane for wastewater purification”為題發(fā)表在《International Journal of Biological Macromolecules》上。22級碩士生劉笑霜為本文主要完成人，段超教授為第一和通訊作者。

原文鏈接：

[1] https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2025.123622

[2] https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.159554

[3] https://doi.org/10.1016/j.seppur.2025.131441

[4] https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.121794

[5] https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.129183

[6] https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.128255

[7] https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.133317

(核稿：劉國棟 編輯：趙誠)