基于木质素纳米颗粒的高效催化剂用于制氢及环境污染物还原

《Journal of Natural Fibers》：Lignin Nanoparticles-Based Efficient Catalyst for Hydrogen Production and Reduction of Environmental Pollutants

　　**摘要**清洁和可持续能源的全球需求促使人们对氢气这种高能量、零排放燃料源的兴趣日益增强。与此同时，由持久性偶氮染料引起的水污染持续对环境与健康构成严重威胁。因此，开发能够同时实现环境修复与能源生产的高效可持续催化剂具有重要意义。本研究通过酸化的四氢呋喃溶剂-反溶剂沉淀法提取木质素纳米颗粒（LNPs），并将其纳入海藻酸钠中与Ca²⁺离子交联，制备得到LNPs@SA水凝胶纳米复合材料。LNPs和LNPs@SA被用作生物基载体，负载零价铜纳米颗粒，形成Cu⁰-LNPs和Cu⁰-LNPs@SA催化剂。利用SEM、EDX、XRD和FTIR对所制备催化剂的结构和组成进行了表征。LNPs催化硼氢化钠水解和甲醇解的活化能分别为54.05 kJ/mol和25.7 kJ/mol。LNPs@SA在硼氢化钠水解中的可重复使用性也进行了评估，催化剂在四次循环后仍保持有效性。在甲基橙（MO）的催化还原中，Cu⁰-LNPs在4分钟内实现94.4%的还原率，速率常数k_app= 0.705 min^?1。此外，Cu⁰-LNPs@SA表现更优，1分钟内实现99.5%的MO去除率，且五次循环后仍保持99%的效率。