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2022-12-12
颗粒在线讯：近日，西南林业大学材料与化学工程学院徐开蒙教授团队在国际权威期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一区TOP，IF=16.744）在线发表了题为《Gaseous formaldehyde adsorption by eco-friendly, porous bamboo carbon microfibers obtained by steam explosion, carbonization, and plasma activation的研究论文。徐开蒙教授为论文通讯作者，2020级材料与化工专业硕士研究生苏柑锚为论文第一作者，杜官本教授和美国田纳西大学王思群教授为论文共同通讯作者。其他作者包括材料与化学工程学院硕士研究生熊进辉、李秋实，材料科学与工程专业本科生骆思遥、张玉鹏，国际竹藤中心钟土华副研究员，美国田纳西大学David P. Harper教授，美国佐治亚理工学院Zhenguan Tang博士以及学院解林坤教授、柴希娟教授、张莲鹏副教授和吴春华教授等。
该研究成果得到了国家自然科学基金（32060381）、云南省应用基础研究面上项目（202201AT070058，2019FB067）、云南省教育厅科学研究基金研究生项目（2022Y552）、云南省“兴滇英才支持计划”青年人才专项（YNWR-QNBJ-2020-203）和高等学校学科创新引智计划“111”项目（D21027）等的资助。
该工作首次利用蒸汽爆破、高温碳化和射频等离子体协同改性的方法对云南特色竹种—巨龙竹进行处理，制备了对室内有害甲醛气体具有高效选择性吸附能力的多孔竹碳微米纤维。在最优协同处理条件下，竹碳微米纤维对甲醛的吸附量可达205.28mg/g，远高于传统的竹炭、竹活性炭、商业活性炭以及其他通过化学湿法改性制备的生物质基活性炭。结合密度泛函理论计算揭示了O–C=O和pyrrolic N两种最优含氧含氮官能团对甲醛分子吸附的增效机理。该工作提出的多孔竹碳微米纤维制备工艺简单、成本低廉、绿色环保，为国家和云南省竹木资源的高值化开发利用提供了新思路与新途径，具有巨大的市场推广和应用潜力，是林业工程学科对国家“双碳”战略和云南省“生态文明排头兵建设”的重要支撑。
图1 多孔竹碳微米纤维制备流程及气态甲醛吸附机理
图2 等离子体改性竹碳微米纤维XPS的C 1s、N 1s、O 1s谱图：（a）240W氧气等离子体处理，（b）120W氮气等离子体处理
图3 多孔竹碳微米纤维几种典型含氧含氮官能团对甲醛分子吸附能理论计算
图4 与商用活性炭、活性碳纤维和生物质基活性炭吸附性能比较
徐开蒙教授团队近年来聚焦于生物质微纳米功能纤维材料和生物质功能复合材料等的基础研究和应用研究工作，在生物质/高分子树脂复合材料、纤维素/壳聚糖基纳米纤维水体重金属吸附功能材料、竹基多孔微米纤维甲醛气体吸附功能材料和生物质碳纳米纤维电极材料等方面开展了一系列研究，已在《Composites Part B: Engineering》、《Composites Science & Technology》、《Industrial Crops & Products》、《Cellulose》、《Journal of Materials Research & Technology》、《Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers》、《International Biodeterioration & Biodegradation》和《Journal of Applied Polymer Science》等国际知名SCI刊物以第一及通讯作者身份发表SCI期刊收录论文近30篇，出版中英文专著5部，指导学生获“互联网+”大学生创新创业和“挑战杯”创业计划大赛云南省省级金奖3项，银、铜奖5项，培养研究生赴国际竹藤中心和吉林大学等攻读博士学位。
来源：高分子科学前沿|
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