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  四川大學李乙文團隊在之前的工作中，基于鄰苯二酚--金屬離子配位效應突破了天然黑色素有限本征性能的限制，大幅度提升和擴展了材料中金屬離子含量與種類。該策略也已逐步成為行業制備黑色素金屬復合材料的通行方法，國內外有四十多個課題組在此基礎上做進一步的拓展，引入了很多新的功能應用于阻燃，生物傳感，成像等領域（Mater. Today? 2024? 79, 112）。除此之外，黑色素改性的研究方法也可進一步擴展和應用于更多具有復雜結構且難工程化的材料體系，比如木質素和多糖等。受到黑色素金屬復合材料的啟發，四川大學李乙文/楊振團隊利用富含重金屬離子的工業廢水提高木質素的光吸收和光熱轉換效率，首次制備了金屬-木質素復合材料（MLC），并以此來顯著提升廢水處理效率。

  傳統工業流程（如電鍍、采礦和電子制造）產生的廢水中常含有重金屬離子（Cr3?、Ni2?、Cu2?和Pb2?等），這些離子無法在污水處理廠的生物降解過程中被有效凈化。因此，工業廢水已成為最具危害性的污染物之一，對生態系統和公共健康構成嚴重威脅。而太陽能界面蒸發技術憑借其環保可持續的能源輸入方式展現出獨特優勢。但該技術的實際應用仍面臨兩大關鍵限制：傳統光熱材料的高成本阻礙了規模化應用；且在污水處理過程中易受重金屬離子腐蝕，導致材料失活和蒸發效率驟降。因此，開發具有強重金屬耐受性的低成本光熱劑已成為解決水處理挑戰的關鍵突破點。

  木質素具有來源廣泛和可再生的鮮明特點，是極具成本效益的生物基材料。其固有的光熱轉換特性使其在太陽能界面蒸發領域備受關注。盡管木質素在光吸收能力上的不足限制了其實際應用，但通過經濟高效的大分子工程技術改造，有望顯著提升其吸光性能和光熱轉化效率。木質素富含的羥基和羧基不僅能與金屬離子配位產生配體-金屬電荷轉移（LMCT）和d-d躍遷，大幅提升可見光捕獲能力；還能作為表面活性劑調控金屬氧化物成核生長，形成均勻分布的金屬氧化物納米粒子以彌補紅外吸收缺陷。更重要的是，由此制備的金屬-木質素復合材料將表現出對重金屬離子腐蝕的極強耐受性。近期，四川大學李乙文/楊振團隊利用富含重金屬離子的工業廢水提高木質素的光吸收和光熱轉換效率，首次制備了MLC，并以此來提高廢水處理效率。具體來說，他們選擇堿木質素（AL）和銅離子（Cu2?，電鍍廢水中的主要金屬污染物），在堿性條件下制備MLC以驗證該策略的可行性。與原始木質素相比，這些MLC 表現出顯著增強的光吸收和光熱轉換性能，是一類富有前途的光熱試劑（圖1）。隨后作者系統探究了MLC光吸收增強與光熱性能提升的內在機制。XPS光譜證實了金屬離子的氧化作用，Cu2?將酚結構氧化為醌結構，從而促進了木質素吸收光譜紅移。FT-IR和Raman光譜證實了Cu→O、Cu→N配位鍵的形成。此外，作者還通過TEM、XRD等揭示了木質素作為表面活性劑促進金屬氧化物納米粒子形成，并證實了其對MLC紅外吸收的貢獻。總之，在氧化、配位和金屬氧化物納米粒子的協同作用下，MLC實現了全太陽光譜的高效吸收。更重要的是，無論金屬離子種類、陰離子類型、木質素種類、堿性物質類別或反應條件如何變化，所有MLC均表現出增強的光吸收和光熱轉換能力，充分證實了該策略的普適性和穩定性。最后，作者直接利用含重金屬離子的廢水與木質素反應制備了MLC，并以這些MLC為光熱試劑，利用3D打印技術的成功制備了蒸發器。這些蒸發器在模擬太陽光以及自然太陽光的照射下均展現出優異的海水和廢水處理效率，同時具備卓越的穩定性和成本效益（圖2）。

圖1. 金屬-木質素復合材料的制備和表征。

圖2. 基于木質素與電鍍廢水的可持續金屬-木質素復合材料用于水處理。

  該工作在黑色素金屬復合材料的啟發下，通過木質素與含重金屬離子廢水的一鍋反應制備了一系列可持續金屬-木質素復合材料。更為關鍵的是，該研究系統地揭示了配體場平衡對高分子材料光吸收性能的調節作用，并充分闡明了原位生成小尺寸金屬氧化物的過程及其對MLC近紅外吸收性能的增強效果。這一發現為利用生物質聚合物實現可持續、經濟且高效的太陽能驅動水處理技術提供了重要機會。該工作以“Robust Sustainable Interfacial Evaporators from Lignin for Wastewater Treatment”為題發表在《Advanced Materials》上（Advanced Materials，2025: e13323.）。文章的第一作者是四川大學高分子科學與工程學院碩士研究生劉琛，通訊作者是四川大學高分子科學與工程學院的李乙文教授和華西醫院的楊振副研究員。該工作得到了國家自然科學基金、四川省科技計劃等多個科研項目的資助。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202513323