胡卓锋/余济美教授AFM：生物质水热和热解转化为碳基催化剂用于高级氧化- 大数跨境

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胡卓锋/余济美教授AFM：生物质水热和热解转化为碳基催化剂用于高级氧化

科学材料站

2020-10-29

导读：该文章系统地分析和汇总了两种不同方式来制备新型生物质基催化剂，并指出了它们在高级氧化中的应用与进展。对生物质通过不同热处理温度得到的水热碳和生物碳的形成过程、结构、催化机理和催化活性增强的关键点进行了

文章信息

生物质水热和热解转化为碳基催化剂用于高级氧化

第一作者：何茜

通讯作者：胡卓锋*、余济美*

单位：中山大学、香港中文大学

研究背景

生物质作为一种低污染、广泛分布的可再生能源，近年来，引起了人们的广泛关注。将生物质高效开发利用转化成有价值的功能性碳基催化剂是一种用于生物质处理的有前途的策略，它可以减少二氧化碳的释放，对解决能源、生态环境问题将起到十分积极的作用。

文章简介

近日，来自中山大学的胡卓锋教授与香港中文大学的余济美教授合作，在国际知名期刊Advanced Functional Materials （影响因子 16.8）上发表题为“Hydrothermal and Pyrolytic Conversion of Biomasses into Catalysts for Advanced Oxidation Treatments”的观点文章。

该文章系统地分析和汇总了两种不同方式来制备新型生物质基催化剂，并指出了它们在高级氧化中的应用与进展。对生物质通过不同热处理温度得到的水热碳和生物碳的形成过程、结构、催化机理和催化活性增强的关键点进行了总结和比较。最后，文章给出了基于生物质催化的未来展望。

图1.水热碳和生物碳的生产与应用

本文要点

要点一：生物质水热和热解转化为碳基催化剂

生物质低温水热处理后可以得到由sp2杂化链的聚呋喃单位组成的水热碳，其具有光催化活性，在可见光照射下产生光生电子和空穴，促进例如羟基自由基和超氧自由基等反应活性物质的生成，从而达到降解污染物和杀菌的效果。

与低温水热不同的是，通过高温处理，生物质热解处理后可以得到具有导电性的生物碳，其反应活性物质为持久性自由基、缺陷、含氧官能团、含氮单元。生物碳通过其表面上的活性单元可活化PS / H2O2生成自由基或通过非自由基过程降解污染物。文章系统总结了水热碳和生物碳对污染物的催化降解的研究进展。

要点二：获得高效水热碳和生物碳催化剂的关键点

通过构造金属氧化物/水热碳复合材料，水热碳与碘、氯掺杂，水热碳与非金属材料形成异质结，水热碳光催化活性得到大幅度提升。对于生物碳文章提出了通过氮掺杂、持久性自由基，缺陷，含氧官能团，或者与其他金属掺杂等方式提高生物碳的催化能力。

图2. 水热碳光催化

文章链接

Hydrothermal and Pyrolytic Conversion of Biomasses into Catalysts for Advanced Oxidation Treatments

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202006505

通讯作者介绍

胡卓锋，中山大学环境科学与工程学院副教授，博士生导师

2011年在中山大学硕士毕业，师从国际电化学专家沈培康教授。2014年在香港中文大学博士毕业。师从国际光催化专家余济美教授。2018年加入中山大学环境学院。胡卓锋教授在磷基催化剂、基于生物质转化的水热碳、和光电极材料等新一代环境材料的研究领域取得突出成果。近年来主要从事红磷元素光催化、生物质基环境催化、基于双氧水的环境催化、VASP泛函密度材料模拟计算等工作。以一作/通讯身份发表研究论文 21 篇。主要包括 Angew.Chem. Int. Ed.、 Adv. Funct. Mater.（卷头插画）、 J. Catal.、 Environ.

Sci. Technol.等。多篇论文入选期刊cover。

余济美，香港中文大学化学系教授、博士生导师

教育部 “长江”特聘讲座教授。余济美教授是光催化领域的著名专家，长期从事新型纳米材料的制备与表征，光催化技术在能源与环境领域的应用，近几年在有毒难降解有机污染物光催化降解机理的研究、光催化空气和海水消毒系统、新型光催化材料的水热和超声化学制备等方面的研究中取得了若干创新性研究成果，研究成果2005年获得国家自然科学二等奖，在JACS、Adv mater、Angew chem等国际期刊上发表SCI论文180余篇，单篇最高SCI引文490余次，个人H引文指数49。在人才培养方面，培养了17名博士后、11名博士、16名硕士和多名访问学者。

第一作者介绍