近日，江苏省农科院装备所农用新材料团队携手中科院土壤所吴永红教授、南京林业大学娄志超副教授团队在生物质基高值化碳材料开发和应用方面取得重要进展。

1. 以玉米秸秆为原料的高效污染物吸附磁性生物炭材料

磁性粒子改性是实现生物炭回收的重要方法，但现有磁性粒子负载过程往往会堵塞生物炭孔道，从而导致其污染物吸附能力大幅降低。为提高磁性生物炭的吸附性能并最大限度降低磁性粒子负载的影响，团队提出了一种基于两次球磨制备磁性生物炭材料的新方法（图1）。研究发现，二次球磨不仅不会影响磁性生物炭的可回收性，反而可以极大程度地恢复因磁性粒子负载所造成的生物炭表面官能团减少和比表面积降低等问题，从而使其对污染物的吸附能力恢复至磁性负载前的93.8%。该研究为高效、可回收生物炭吸附剂的制备提供了新的思路，相关研究成果以“Twice-milled magnetic biochar: a recyclable material for efficient removal of methylene blue from wastewater”为题发表于Bioresource Technology（中科院一区TOP，IF=11.889）。团队成员严旎娜博士为第一作者，团队负责人徐磊副研究员为通讯作者。

图1  本工作与传统磁性生物炭制备方法的对比

2. 以竹为原料的电磁屏蔽生物质基超结构碳材料

为缓解通信时代过量电磁辐射对环境产生的电磁干扰效应，研究团队成功制备出一种以竹为原料的电磁屏蔽生物质基超结构碳材料（图2）。该材料大幅面具有蜂窝状截面，单通道横截面直径可在19.50至32.82μm范围内有效调节，相应的石墨化度和由此产生的电导率也高度可调。研究发现，该材料在垂直和平行方向上对入射电磁屏蔽的平均SE/ρ值分别可达123.7和144.5 dB cm3 g-1，表现出作为一种轻质高效电磁屏蔽材料的应用潜力。该研究为缓解电磁干扰效应提供了一种工艺简单、环境友好、价格低廉、性能优异且可调的解决方案，相关研究成果以“Bioinspired Carbon Superstructures for Efficient Electromagnetic Shielding”为题发表于ACS Applied Materials & Interfaces（中科院一区TOP，IF=10.383）。联合培养的硕士研究生孙伟为第一作者，团队负责人徐磊副研究员和南京林业大学娄志超副教授为通讯作者。

上述研究得到了国家自然科学基金、江苏省重点研发计划、江苏省农业科技自主创新资金等项目资助，研究成果为生物质的高值利用提供了新的策略和模型。

图2  一种以竹为原料的电磁屏蔽生物质基超结构碳材料制备示意图

文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.biortech.2023.128663 

https://doi.org/10.1021/acsami.2c21622