秸秆饲料资源高值利用与多孔炭纳米片制备取得新进展

近日，中国农业科学院麻类研究所中药资源高效利用与动物健康课题组联合长沙医学院、中南林业科技大学和湖南工学院在饲料资源副产物高值利用与多孔炭纳米材料制备方面取得新进展。研究以芦苇秸秆为原料，构建“氧化预改性—草酸钾活化—微波快速热解”协同制备技术，成功制备出具有二维片层结构和丰富超微孔的多孔炭纳米片，为秸秆等粗饲料资源及农业副产物的多元化、高值化利用提供了新思路。相关研究成果发表在国际期刊《化学工程杂志（Chemical Engineering Journal）》上。

秸秆类资源既是动物粗饲料及饲料资源开发的重要原料来源之一，也是农业生产中数量较大的生物质副产物。如何在保障传统饲料化利用的基础上，进一步拓展其材料化利用途径，是提升饲料资源综合利用效率的重要方向。针对天然木质纤维素结构致密、后续碳化和孔结构调控困难等问题，研究团队采用Fe³⁺-PMS高级氧化体系对芦苇秸秆进行预改性，通过解构木质纤维素交联网络、增加活性含氧位点，提升碳前驱体与活化剂的界面接触效率；随后结合草酸钾活化和微波快速热解，实现二维多孔炭纳米片的高效构筑。

材料表征显示，优化制备的LWFP800具有明显的二维片层结构和丰富的微孔、超微孔。与未经高级氧化预处理的对照材料相比，其比表面积和总孔容分别提高约19%和32%，超微孔体积提高约29%，主要集中在0.5—0.6纳米范围，表明该技术可有效促进秸秆碳骨架重构和超微孔形成。进一步测试表明，所得多孔炭纳米片具有良好的气体吸附性能，其中LWFP800在25摄氏度，1bar条件下的二氧化碳吸附量达到5.63mmol/g，验证了其功能化孔结构的有效性。该研究建立了秸秆类生物质“预解构—活化—快速碳化”的多孔炭纳米片制备新路径，拓展了粗饲料资源及其副产物从传统饲料化利用向材料化、高值化利用延伸的技术空间，为提升饲料资源全链条综合利用水平、发展农业绿色循环利用提供了参考。

该研究得到国家自然科学基金（52475344）和湖南省自然科学基金联合基金（2024JJ7647）等项目资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.180374