近期，國際化學領域頂級綜述期刊《Chemical Reviews》發表了88858cc永利官网陳朝吉教授課題組和不列颠哥倫比亞大學姜鋒教授課題組合作完成的纖維素基離子導體的研究綜述，論文題目為“Cellulose-Based Ionic Conductor: An Emerging Material toward Sustainable Devices”。不列颠哥倫比亞大學葉宇航博士與88858cc永利官网博士後餘樂為共同第一作者，不列颠哥倫比亞大學姜鋒教授和88858cc永利官网陳朝吉教授為共同通訊作者。

圖1. 纖維素基離子導體。圖片來源于作者。

在本綜述中，我們從纖維素的基本結構特征、材料設計策略和應用等方面對纖維素和纖維素衍生材料制成的離子導體進行了全面的綜述，并進一步讨論了纖維素基離子導體在循環和環境可持續性框架内緩解日益增長電子廢棄物污染問題的潛力和該領域的未來發展方向。

此外，今年上半年以來，課題組在生物質基低碳功能材料構築及其在人體鉛移除、環境水處理、綠色能源儲存應用領域取得一系列研究進展，相關研究成果先後發表于《Advanced Materials》、《Advanced Functional Materials》、《ACS Nano》、《Composites Part B:Engineering》、《Chemical Engineering Journal》、《Nano Research》等國内外高水平學術期刊。

在生物質基低碳功能材料開發方面，課題組聯合88858cc永利官网歐陽穩根教授團隊、88858cc永利官网施曉文教授團隊開發了一種具備仿生“微米纖維-納米纖維”多尺度網絡結構的高度可壓縮殼聚糖凍融凝膠。相關成果以“Bioinspired Multiscale Micro-/Nanofiber Network Design Enabling Extremely Compressible, Fatigue-Resistant, and Rapidly Shape-Recoverable Cryogels”為題的論文發表于期刊《ACS Nano》，課題組2022級博士生齊魯荷為第一作者，陳朝吉教授、施曉文教授、歐陽穩根教授為共同通訊作者。

在後續的開發中，課題組聯合施曉文教授團隊通過冷凍-解凍的方法，使上述中兩種不同尺度的纖維可以受到冰晶生長的驅動自組裝形成交錯微纖維和納米纖維的互連三維網絡結構，無需冷凍幹燥即可形成力學性能良好的殼聚糖氣凝膠（CMNF），并系統評估了其在可降解生物塑料方面的應用潛力及環境影響。相關成果以“Scalable fabrication of biodegradable, thermally insulating, fire-proof bioplastic foams via rapid magnetic force assisted squeezing and ambient drying”為題發表于期刊《Chemical Engineering Journal》上，課題組2022級博士生齊魯荷為第一作者，陳朝吉教授、施曉文教授為共同通訊作者。

圖2. 殼聚糖基可降解、可回收、不易燃生物塑料。圖片來源于作者。

最近，課題組在可降解、可回收、可熱塑性加工纖維素基生物塑料開發方面也取得新進展。課題組與華南理工大學王小慧教授團隊合作，通過構建動态共價網絡實現纖維素中氫鍵的部分解離和纖維素鍊的重組，從而賦予纖維素熱加工性能。基于此策略，我們開發了一種可生物降解、防水和可熱加工的纖維素基生物塑料。相關成果以“A Biodegradable, Waterproof, and Thermally Processable Cellulosic Bioplastic Enabled by Dynamic Covalent Modification”為題發表于期刊《Advanced Materials》，王小慧教授和陳朝吉教授為共同通訊作者。

圖3. 纖維素基可生物降解、防水和可熱加工生物塑料。圖片來源于作者。

   在生物質基可持續材料的環境-能源等應用領域，課題組也取得一系列研究進展。近日，我們開發了一種不溶水的離子液體稀釋劑1-乙基-3-甲基咪唑雙（氟磺酰基）酰胺（EmimFSI），其通過充當“水袋”，包裹高活性H2O-主導的Zn2+溶劑化并保護它們免受寄生反應，相關研究以“Ionic Liquid “Water Pocket” for Stable and Environment-Adaptable Aqueous Zinc Metal Batteries”為題發表在材料領域綜合期刊《Advanced Materials》上，課題組負責人陳朝吉教授與南京林業大學王珊珊副教授為共同通訊作者（王珊珊副教授提供理論模拟支持），課題組博士後餘樂與課題組2022級博士生黃京為共同第一作者。

圖4. 離子液體包水策略構築高性能鋅離子電池綠色可回收電解液。圖片來源于作者。

此外，我們利用氮化硼（BN）納米片和納米纖維素（NFC）的機械、結構和化學特性，開發了一種超穩定且粘度可調的BN-NFC墨水，并基于3D打印技術連續打印微米纖維。這種微米纖維具備較高的機械強度、熱穩定性和離子傳輸性能，同時其對強酸性、強堿性和高溫等極端環境具有很好的耐受性。相關成果以“3D-Printed Mechanically Strong and Extreme Environment Adaptable Boron Nitride/Cellulose Nanofluidic Macrofibers”為題發表于期刊《Nano Research》，其中課題組博士後餘樂為第一作者，陳朝吉教授為通訊作者。

同樣基于生物質材料與金屬離子的相互作用，課題組與88858cc永利官网鄧紅兵教授課題組合作，利用釀酒酵母細胞、林木生物質等廢棄生物質材料，構築了一種釀酒酵母細胞-纖維素納米纖維氣凝膠材料，用于人體中的綜合鉛去除。該廢棄生物質基氣凝膠材料具有生物安全性、優異的鉛去除能力，為人體中綜合鉛的解毒提供了一種有吸引力的策略。相關成果以“Biosafe Saccharomyces Cerevisiae Immobilized Nanofibrous Aerogels for Integrated Lead Removal in Human Body”為題發表于期刊《Advanced Functional Materials》，資環學院2021級博士生曹詩翊為論文第一作者，鄧紅兵教授與陳朝吉教授為共同通訊作者。

在環境水處理應用領域，課題組與武漢科技大學張春桃教授課題組、蘭州大學陳鳳娟教授課題組、華中農業大學陳暢副教授課題組開展太陽能蒸發器方面的研究，分别開發了用于長期鹽分去除的3D打印仿木結構纖維素/炭黑太陽能蒸發器以及基于石墨烯(g-N)摻雜生物炭具有海水淡化及揮發性有機化合物去除功能的太陽能蒸發器。它們的原料均來自廢棄生物質，低碳節能，有利于解決水資源短缺和農林固廢管理不善的問題。仿木結構太陽能蒸發器工作以“3D-printed tripodal porous wood-mimetic cellulosic composite evaporator for salt-free water desalination”為題發表于期刊《Composites Part B: Engineering》上，88858cc永利官网2021級博士生陳露為第一作者，陳朝吉教授與張春桃教授為共同通訊作者；雙功能太陽能蒸發器工作以“All-in-one solar-driven evaporator for high-performance water desalination and synchronous volatile organic compound degradation”為題發表于期刊《Desalination》，蘭州大學碩士生楊洲立與88858cc永利官网2021級博士生陳露為共同第一作者，陳鳳娟教授、陳朝吉教授及陳暢副教授為共同通訊作者。

圖5. 3D打印構築人工木頭結構纖維素基除鹽功能太陽能蒸發器。圖片來源于作者。

更多信息請訪問88858cc永利官网陳朝吉教授X-Biomass課題組網址：https://biomass.whu.edu.cn/index.htm