木質素是自然界中含量僅次于纖維素的第二豐富可再生原料，廣泛存在于木材、竹材、秸稈等天然植物體中，主要由苯基丙烷結構單元隨機聚合形成，含碳量達60%，是制備碳材料的理想前體。
然而，木質素分子單元隨機排列，組成的大分子相互交織，形成類似于“漁網”結構超分子，同時木質素中含有大量醚鍵，對溫度和pH變化極其敏感，反應過程中極易發生縮合，難以實現全值化利用，在工業生產過程中，木質素常被當廢料直接燒掉。實現木質素全量高值化利用，是林木生物質資源領域發展的痛點問題。
中國工程院院士、中南林業科技大學教授吳義強科研團隊針對木質素難利用科學難題，利用木質素分子親水、親油特性，設計開發了非極性試劑共組裝技術，誘導木質素分子組裝，構筑了兼具尖端納米曲率和連續均質納米曲率雙重優勢的高性能催化劑，彌補了“尖端納米曲率效應”和“連續均勻納米曲率效應”兩種構型催化劑活性位點稀少和催化反應動力學不足等問題，電催化制氫性能超出現報道所有碳基電催化劑。
據介紹，這項研究成果在促進我國林木生物質資源高值化、全組分利用的同時，有望進一步提升電催化水分解制氫效率，助力實現國家“雙碳”目標。這一策略不僅解決了林木生物質資源加工利用難的挑戰，其更具優勢的納米結構設計為高效催化劑開發提供巨大潛能。利用這種連續非均質納米結構全生物基催化劑體系可以同時解決催化位點數量少、反應動力學差等難題，有望在費托合成、工業制氫、催化合成氨、石油煉制等領域提供環境友好的方案。
10月6日，上述研究成果發表于《先進材料》（Advanced Materials）雜志上。中南林業科技大學為論文第一作者單位和通訊單位，中南林業科技大學林業工程學科2022級博士研究生王航為第一作者，吳義強和該校教授熊福全為共同通訊作者。
相關論文信息：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202515230
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