我校輕工科學與工程學院（柔性電子學院）“生物質化學與材料”院士創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。相關成果在Chemical Engineering Journal、Carbohydrate polymers、Separation and Purification Technology和International Journal of Biological Macromolecules等國際學術期刊上連續發表7篇研究型論文。
1. 納米纖維基Janus光熱界面水蒸發的設計與應用
課題組研究了一種基于TEMPO氧化納米纖維氣凝膠的新型Janus太陽能蒸發器（HZC-CNF），基于垂直排列的通道和錐形屋頂的獨特結構不僅實現了光有效吸附和多次散射，還增強了蒸發面積和水的傳輸路徑。HZC-CNF表現出優異的光熱轉換能力、良好水分蒸發率（1.97 kg m-2 h-1）和對包括環丙沙星在內的各種污染物（>90 %）的去除效率，可實現光熱水蒸發和污染物降解的協同作用。相關研究成果以“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器構筑與應用
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，使用竹漿黑液木質素作為疏水和光熱轉換材料，制備了一種具有梯度潤濕性的Janus生物質基光熱蒸發器。該蒸發器在1 kW m-2輻照下可達到2.73 kg m-2 h-1的蒸發速率，對各種有機污染物的去除率超過91%。相關研究成果以“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. 基于各向異性經緯線構筑拱形光熱織物及其光熱界面水蒸發應用
課題組提出了一種基于濕法紡絲和梭織技術的簡便且可擴展策略，并制備了具有獨特經緯和拱橋結構的可持續光熱織物，在1 kW?m?2的模擬日光條件下，織物在去離子水和3.5wt% NaCl溶液中的蒸發率可達到2.34 kg?m?2?h?1和1.91 kg?m?2?h?1。相關研究成果以“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Si-O-鍵，成功賦予ENA的熱/機械穩定性及疏水性，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，制備了負載核殼“Z”型異質結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）表現出明顯的光催化還原作用，在20min內去除率達到93.9%，且具有良好的循環穩定性。此外，雜化膜還具有良好的光熱抗菌性能。相關研究成果以“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)
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