鄂正阳等：环境系统中热解生物炭的光催化过程及其环境效应

随着生物炭光催化活性的发现，生物炭对于环境中元素的氧化还原、赋存状态、迁移转化和环境循环等地球化学过程的调控和影响已经成为环境科学领域的前沿和热点。特别是生物炭中芳香共轭骨架、sp²/sp³杂化结构和丰富的官能团能有效分离其表面的光生电子/空穴，引发氧化还原反应，进而改变元素的赋存状态和污染物的降解。然而，关于生物炭在自然环境系统中的光催化属性仍不明确。

近期，中国科学院西北生态环境资源研究院油气中心范桥辉研究团队系统地综述了国内外有关生物质的热解演化方面的研究进展，概括了生物炭中具有光活性的结构特征，阐述了不同光学活性结构产生自由基的过程和途径，总结了环境因素对生物炭光催化过程的影响。研究表明：生物炭的光催化反应主要包括间接的自由基反应和直接的电子/空穴传输两种途径，而其光催化效率取决于生物炭的微观特征结构，包括含氧官能团、持久性自由基和结构缺陷。不同的含氧官能团具有不同的推拉电子效应，能够强烈地改变生物炭的局域电子分布，赋予其多样的氧化还原能垒和可调的带隙。持久性自由基与O₂、H₂O和小分子物质之间的电子转移可产生大量的活性氧物种引发氧化还原反应。环境系统的 pH、有机质、天然矿物等对生物炭光催化过程具有重要的调控作用，进而在很大程度上改变生物炭的环境属性。该研究为环境系统中生物炭的环境效应评估提供了新的见解，对准确认识生物炭的环境属性提出了新的理论依据。

相关研究成果以A Review on Photocatalytic Attribution and Process of Pyrolytic Biochar in Environment为题发表在环境科学领域主流期刊Water Research（IF=12.8）。博士生鄂正阳为论文第一作者，范桥辉研究员为通讯作者。该研究获国家自然科学基金（22276084）、中国科学院青年创新促进会、废旧矿山修复治理甘肃省引才引智基地、甘肃省油气资源研究重点实验室和自然资源部黄河上游战略性矿产资源重点实验室等支持。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120994

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