近日，南京林业大学轻工与食品学院硕士生疏凡在工程技术领域一区TOP期刊《Separation and Purification Technology》 (IF=9.136) 发表题为“A hierarchically porous and hygroscopic carbon-based catalyst from natural wood for efficient catalytic reduction of industrial high-concentration 4-nitrophenol”的研究论文。青年教师姜波为本文通讯作者，南京林业大学为第一完成单位。
随着世界对化工产品的持续大量消耗，工业废水中的有机污染物，特别是芳香族硝基化合物，已对环境和人类健康造成了巨大危害。 其中，4-硝基苯酚（4-NP）作为此类污染物的典型，可强烈刺激皮肤，引起过敏反应，并容易通过呼吸道进入人体，对人体造成严重危害。因此，迫切需要高效消除此类污染物。废水中4-NP 催化还原为 4-氨基苯酚（4-AP）及催化剂的回收再利用是消除4-NP危害的重要举措，但目前的研究仍受限于传质效率低、催化剂稳定性差、处理浓度低等问题。
为满足工业废水中高浓度4-NP的实际处理需求，本文以天然木材的层级多孔结构作为骨架，开发了一种Pd纳米粒子（NPs）修饰的向湿性3D活性炭（Pd/3D-AC）复合催化剂，可高效催化还原高浓度4-NP（2 g/L）。结果表明，制备的木材基 3D-AC显示出丰富的表面活性位点（929 m2⋅g-1），可充分锚定Pd NPs（0.61 %）。Pd/3D-AC的向湿性行为及其内部互穿网络可有效驱动4-NP水溶液高效参与反应，其TOF值（单位时间、单位摩尔量的催化剂对目标产品的转化效率）高达1.68 min-1, 且研究发现3D-AC与Pd NPs在催化还原4-NP过程中发生了协同作用。此外，开发的Pd/3D-AC表现出优异的稳定性和重复使用性，即使经历10次循环，也未观察到Pd/3D-AC催化活性的明显下降。这种以天然木材为骨架结构的复合催化剂，为高效催化降解工业废水中的有机物提供了一种灵活有效的方法。
该研究工作获得了国家自然科学基金项目（31730106，31770623），江苏省自然科学基金项目（BK20220431）和江苏省高等学校自然科学研究面上项目（21KJB220001）等的资助。（姜波供稿）
