木质素定向转化构建富含持久性自由基的生物炭及其高效污染物聚合机制研究

（编辑推荐）本研究通过热解五种木质纤维素生物质制备生物炭（biochar），揭示了木质素含量与生物炭表面持久性自由基（PFRs）和氧官能团（OFGs）的正相关性，阐明了其通过非自由基路径（1O2和电子转移ETP）激活过一硫酸盐（PMS）驱动酚类污染物C-C/C-O耦合聚合的机制，为设计高聚合容量（16.23 mg/g）的碳基催化体系提供理论依据。

　　

Highlight

本研究通过一步热解法合成五种具有独特结构和表面化学性质的木质纤维素生物炭，实现了水相酚类污染物的高效催化聚合。猝灭实验和电子顺磁共振（EPR）分析证实，单线态氧(¹O₂)和电子转移路径（ETP）是苯酚（PhOH）去除的主要机制。其中ETP通过质子耦合电子转移（PCET）途径介导苯氧自由基生成，进而引发链式聚合反应。

Structural characterization of lignocellulosic biochar

通过扫描电镜（SEM）表征（图1和S3）发现，不同前驱体制备的生物炭呈现显著形貌差异：核桃壳（SBC900）和玉米秸秆（CBC900）生物炭保留原始管状结构，表面粗糙且布满裂纹孔隙；芦苇秸秆（RBC900）和松木屑（WBC900）则呈现弯曲片状结构；而竹粉（BBC900）生物炭具有更宽的裂隙结构。

Conclusion

木质素含量高的前驱体所制备的生物炭富含持久性自由基（PFRs）和氧官能团（OFGs），其通过促进活性物种生成或直接参与苯酚C-C/C-O偶联反应，使聚合容量达16.23 mg/g，较木质素贫乏生物炭（2.42 mg/g）提升6.7倍。该研究为基于聚合反应的废水处理技术提供了催化剂设计范式。

（注：翻译部分严格保留原文专业术语如PCET、EPR等缩写及^{/_{格式，省略文献引用标识和图示说明）}}