开发用于净化废水中有机污染物的催化剂对于环境修复具有重要意义。
2025年4月1日，东北林业大学甘文涛、尹冉在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表了题为《Rapid Synthesis and Recycling of Carbonized Wood Catalyst Decorated with Co Nanoparticles for High-Efficiency Degradation of Rhodamine B》的研究论文，刑鹏宇、王耀星为论文共同第一作者，甘文涛、尹冉为论文共同通讯作者。
甘文涛，教授，博导，国家级青年人才，从事木材保护与功能改良和木材仿生与智能化相关研究，先后主持国家自然科学基金（青年项目）、国家博士后面上项目、黑龙江省优秀青年基金、黑龙江省博士后特别资助、中央高校基本科研项目等开展了木材仿生智能材料、木质资源高值利用、木基储能材料等研究。
发表论文50余篇，其中以第一作者在Nature Communications、Advanced Functional Materials、Chemistry of Materials、ACS Applied Materials & Interfaces、ACS Sustainable Chemistry & Engineering等期刊发表SCI论文10余篇，论文被引2000余次，H指数24。
尹冉，东北林业大学博士研究生，师从甘文涛教授，研究方向为木质新型吸附材料开发与应用。
该论文采用高温（1000 K）热冲击（HTS）方法在2s内快速合成由钴纳米粒子（Co NPs）和碳化木（CW）组成的自支撑催化剂。
得益于木材的多孔结构和均匀分布的Co NPs，该木材催化剂表现出优异的催化活性，在活化过硫酸盐高级氧化过程中，能够在10min内实现对25mgL-1的罗丹明B（RhB）超过99%的去除率，同时Co离子的浸出率小于1mgL-1。
同时基于CW催化剂构建了一个连续过滤器，用于在流动水中高效降解RhB。在20mL/min的流速下，该装置能够在2h内保持超过90%的RhB去除率。得益于HTS方法的快速合成，提出了一种“失活-再生”策略，将木质催化剂的循环周期延长至20次，超过了大多数报道的钴基催化剂。
该催化剂来源于可再生木材材料，具有高效、低成本、合成简单和耐久性强等优点，在包括水处理、电催化转化和能量储存在内的多个领域具有巨大的应用潜力。
图3：Co@CW-1000K/PMS体系的RhB降解性能及机制
综上，该研究采用高温热冲击（HTS）方法，在2秒内快速合成了负载钴（Co）纳米颗粒的碳化木材（CW）催化剂（Co@CW），并将其应用于高效降解废水中的罗丹明B（RhB）污染物。
Co@CW催化剂凭借其多孔结构和均匀分布的Co纳米颗粒，展现出卓越的催化活性，能够在10min内实现超过99%的RhB降解效率，且钴离子溶出率极低。此外，通过“失活-再生”策略，该催化剂的循环使用次数可达20次，显著优于大多数已报道的钴基催化剂。
该研究不仅提供了一种高效、低成本、可再生的催化剂制备方法，还为利用可再生木材资源开发环境修复材料开辟了新途径，其在污水处理、电催化转化和能量存储等领域具有广阔的应用前景。
Rapid Synthesis and Recycling of Carbonized Wood Catalyst Decorated with Co Nanoparticles for High-Efficiency Degradation of Rhodamine B， Adv. Funct. Mater. (2025), https://doi.org/10.1002/adfm.202420933
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