近日，农业农村部成都沼气科学研究所秸秆资源化利用创新团队报道了一种微波诱导的氧化冲击方法（MW-AOS），可以实现生物质活性炭表面含氧官能团的定向修饰，可用于大幅提升活性炭有机污染物吸附和电容性能。相关研究成果发表在《可持续材料与技术（Sustainable Materials and Technologies）》期刊。

氧化是一种增强生物炭表面功能的常用策略。然而令人遗憾的是，氧化过程往往会在碳材料表面富集高极性、弱赝电容特性的O-C=O官能团（如羧基/内酯基），这对生物炭在有机污染物吸附和电化学储能应用中具有双重影响。本研究提出微波诱导空气氧化冲击（MW-AOS）策略，作为快速、选择性氧化生物质活性炭（AB）的新型工艺。表征结果显示：经800瓦功率15秒MW-AOS处理后，原始AB表面含氧量从3.8%显著提升至11.8%。值得注意的是，在短时辐照（15秒）条件下，不仅实现了表面氧化的调控，还显著降低了高极性弱赝电容O-C=O官能团（羧基/内酯基）的含量。批吸附实验表明MW-AOS显著提升了AB对多种有机污染物（染料及抗生素）的吸附能力。电化学分析揭示经800瓦15秒AOS处理后，AB比电容提升250%（在1A/g电流密度下从60F/g增至208F/g），这归因于电阻降低与离子传输增强。本研究为AB表面功能化工程在相关领域的应用开拓了新途径。

秸秆资源化利用团队科研助理周海琴为第一作者，代立春研究员为通讯作者。该研究得到了四川省重点研发项目（2022YFN0029）、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（1610012022013–03102）和中国农业科学院农业科技创新工程(CAAS-ASTIP-2021-BIOMA)等项目的支持。