建大新闻网讯 近日，材料学院云斯宁教授“新能源材料高效利用”团队在无机非金属先进能源资源化利用方面取得重要进展。研究成果以题为“Enhanced anaerobic co-digestion under a magnetic field by a synergistic host-guest strategy: Focusing on accelerant, biogas yield, fertilization and coupled effect（通过主客体协同策略增强磁场下的厌氧共消化：关注促进剂、沼气产量、肥效和耦合效应）”发表在化学工程领域国际权威期刊《Chemical Engineering Journal》上（期刊缩写：Chem Eng J；期刊最新影响因子为：15.1，SCI一区TOP期刊）。西安建筑科技大学为论文独立完成单位，云斯宁教授为论文通讯作者，材料学院硕士研究生刘李嘉男为论文第一作者。
厌氧消化是一种处理生物质废弃物和产生清洁能源（沼气）的有效技术手段。增强厌氧消化反应速率及消化性能至关重要。研究表明：在厌氧消化系统中引入生物衍生碳能源材料促进剂可以有效地提升厌氧消化系统的产甲烷性能。
研究团队以主客体策略组装碳量子点/多孔碳（CQDs/PC）促进剂，进一步耦合磁场增强厌氧共消化（AcoD）系统的产甲烷性能。结果表明：在外加磁场条件下，具有优良电子交换能力的CQDs/PC促进剂对厌氧共消化系统的发酵性能有不同程度的提升。CQDs/PC(1.2)组的沼气累积产量达到了645.5 mL/g VS；TCOD去除率达到了61.9%，均高于对照组CK（467.8 mL/g VS和37.7%）。此外，CQDs/PC富集了厌氧消化系统的产甲烷菌（Methanobacterium，Methanosarcina），产生的沼渣总营养含量达到了4.91 g/kg，高于中国农业部最新标准NY525-2021规定的总营养含量数值（4.0 g/kg）。
CQDs/PC作为厌氧共消化中的主客体促进剂，一方面，具有优异电子交换能力的CQDs作为添加剂主体，增强直接种间电子转移（DIET）过程中的电子交换，在微生物之间进行高效的电子转移，将电子从发酵菌转移到产甲烷菌，进而提高甲烷的产生。另一方面，具有丰富孔道结构的PC作为添加剂的客体，富集厌氧微生物，改善厌氧消化环境，从而促进沼气产气性能。
这项工作提出的主客体促进剂耦合磁场增强厌氧消化系统产甲烷的策略，增强了生物质废弃物的利用，为改善厌氧消化系统性能和开发低成本高性能促进剂提供了理论基础和技术支持。该研究工作受到国家自然科学基金、陕西省重点研发计划国际合作项目、陕西省重点科技创新团队资金的资助。
硕士研究生刘李嘉男于2020年9月进入我校材料科学与工程学院功能材料研究所（FML）学习，导师为云斯宁教授。刘李嘉男同学在三年研究生期间，以第一作者身份完成了2篇一区SCI论文（Chemical EngineeringJournal,2023, 476, 146508,最新影响因子：15.1；Waste Management,2023, 159, 163-173,最新影响因子：8.1），并参与了6篇一区TOP期刊发表SCI论文的撰写。国际期刊《Chemical Engineering Journal》的学术影响力在355个工程学(Engineering-Industrial and Manufacturing Engineering)期刊中排名第三(3/355);在272个工程学(Engineering-General Chemical Engineering）期刊中排名第六(6/272)；在139个工程学(Engineering-Environmental Chemistry）期刊中排名第四(4/139)；国际期刊《Waste Management》的学术影响力在120个环境科学(Environmental Science-Waste Management and Disposal)期刊中排名第十二(12/120)。
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“新能源材料高效利用” 研究团队，聚焦于太阳能、生物质能、氢能、风能等可再生能源的清洁利用，开展与无机非金属材料相关的基础研究和技术应用开发，力图通过新能源材料的研究和开发，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。
期刊链接：
https://www.sciencedirect.com/journal/chemical-engineering-journal
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894723052397?via%3Dihub
媒体报道：
西安建大云斯宁教授团队CEJ：通过主客体协同策略增强磁场下的厌氧共消化：关注促进剂、沼气产量、肥效和耦合效应
Energist能源学人：https://mp.weixin.qq.com/s/QgRz4kaNbnTKS_-DxTxJ8Q
EnergyMaterials能源材料：https://mp.weixin.qq.com/s/p33t0jE1HypHNrYMT5Y2cg
文字、图片：石一鸣
