近日，我校材料学院云斯宁教授团队在国际化学工程领域权威英文期刊《Chemical Engineering Journal》（期刊缩写Chem Eng J）上在线发表题为“A strategy for understanding the enhanced anaerobic co-digestion via dual-heteroatom doped bio-based carbon and its functional groups”的研究论文，报道了杂原子掺杂构建表面官能团提升厌氧发酵系统性能的策略。国际期刊《Chem Eng J》由瑞典创刊于1996年，著名出版商ELSEVIER出版，发表原创和新颖的基础研究，旨在提供一个国际论坛，以介绍原始基础研究，解释性评论以及对化学工程新发展的讨论。2020年收录文章约3000篇，其学术影响力在323个工程学科（Environmental Chemistry）期刊中排名第五（5/323）；在272个化学工程（Chemical Engineering）期刊中排名第八（8/272）；在100个环境科学期刊中排名第五（5/100）。论文第一作者为我校硕士研究生李冰洁，云斯宁教授为论文唯一通讯作者。西安建筑科技大学为该论文的唯一完成单位。
论文采用N、S、P等杂原子掺杂，在生物炭表面构建了丰富的表面官能团。研究结果表明：相比于对照组（240.32 mL/g VS、45.63%和36.38%），含O（C-O和O-C=O）、含N（pyrrolic-N、pyridinic-N、graphite-N和oxidation-N）、含P（P-OH和O-P-O）和含S（S=O）官能团（NP-BC和NS-BC）的共发酵系统，其累计沼气产量（526.77 mL/g VS和489.19 mL/g VS）、甲烷含量（66.48%和65.50%）、TCOD去除率（80.19%和73.58%）均得到了大幅度的提升。此外，发酵系统产生的沼渣也获得了优异的热稳定性（质量损失：44.64%和45.28%），作为生物有机复合肥的组成，表现出了潜在的应用价值（总养分含量：4.72%和4.88%）。
论文从表面官能团的角度，解释了杂原子掺杂生物炭促进剂对增强厌氧共发酵产甲烷的作用机理。一方面，含O、N和P官能团的引入促进了生物炭的电子交换能力，增强了产乙酸菌和产甲烷菌之间的电子转移，促进厌氧发酵中有机物的降解和甲烷的产生；另一方面，含N、P和S官能团的引入增强了生物炭促进剂对CO2的吸附，加速了共发酵系统中CO2的消耗，促进CO2向CH4的转化。
这项工作提出的表面氧化还原官能团增强厌氧发酵系统性能的策略，为开发高性能厌氧发酵促进剂提供了强有力的理论基础和技术支持。采用多种杂原子掺杂，在生物炭表面构造了含O、N、P、S丰富的表面官能团，作为功能促进剂，应用于厌氧发酵系统，改善了厌氧发酵环境，提升了厌氧发酵系统的综合性能，有望实现从“沼气清洁生产”、“废弃物高效降解”和“沼渣肥料化利用”等三个方面提高厌氧发酵系统的整体性能，实现废弃物（畜禽粪便、城市污泥）在规模化发酵系统“热—电—肥联产”的资源化的综合利用。
期刊链接：
www.journals.elsevier.com/chemical-engineering-journal
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894721020593
媒体报道：
材料人：西安建大云斯宁教授Chem Eng J：杂原子掺杂构建表面官能团提升厌氧发酵系统的性能
https://mp.weixin.qq.com/s/B08tCbqVoJ1CycpupeVsGQ
http://www.cailiaoniu.com/224166.html
据悉，截止日前，2021年云斯宁教授以通讯作者已经在《Chemical Engineering Journal》期刊上发表研究性学术论文4篇。（Chemical Engineering Journal, 2021,403,126318;Chemical Engineering Journal, 2021,413,127491;Chemical Engineering Journal, 2021,419,129636;Chemical Engineering Journal, 2021,425,130473.）2021年6月30日，科睿唯安（Clarivate Analytics，原汤森路透知识产权与科技事业部）最新公布的《Chem Eng J》的影响因子（Impact Factor，IF）为13.273。
可再生能源的大力开发对于缓解能源危机和环境污染问题至关重要。太阳能、氢能和生物质能作为丰富的可再生能源，其高效开发和利用对于能源结构的调整和社会的可持续发展意义重大。云斯宁教授研究团队，聚焦于太阳能、生物质能、氢能等新能源，开展与无机非金属材料相关的基础研究和技术开发，力图通过新材料的研究和开发，解决国家发展过程中的重大能源需求，实现资源化循环综合利用。
另：云斯宁教授团队自2012年承担国家十二五科技支撑计划合作研究项目起，开始从事畜禽厌氧发酵功能添加剂/促进剂的研究，迄今为止，团队已经在环境和生物领域主流期刊《Bioresource Technology》发表论文10余篇。《Bioresource Technology》创刊40余年，属于环境和生物领域老牌期刊，由ELSEVIER出版发行，2020年发文量2000余篇，据稿率高达90%以上。2021年6月30号，科睿唯安发布的最新期刊影响因子（Impact Factor, IF），《Bioresource Technology》的IF为9.642。
期刊链接：
https://www.sciencedirect.com/journal/bioresource-technology
