一项新研究表明，通过将生物炭与人工腐殖质结合，可以显著增强其在阳光下的化学反应能力，为利用太阳能治理环境污染提供了新思路。

科研人员发现，对生物炭的化学性质进行精细调控，能够使其主动驱动还原反应，从而影响自然环境中的金属循环和污染物转化。该方法的核心是将生物炭与人工合成的腐殖质相结合，这类物质在自然界中通常由有机物缓慢分解形成。

通过在实验室中重现并加速这一过程，研究团队制备出对阳光响应强烈、电子转移效率明显高于传统生物炭的杂化材料。人工腐殖质是利用松木锯末通过可控水热过程制备的，通过调整处理温度，可以微调材料的分子结构，直接影响其在光照下的行为。

较高温度制备的材料表现出更强的给电子性能，这是其性能提升的关键。生物炭虽然广泛应用于土壤改良和污染控制，但其光化学行为此前未被充分认识。天然腐殖质在环境氧化还原反应中作用重要，但由于成分复杂且形成缓慢，研究难度较大。新方法通过创建模拟并增强自然过程的工程化系统，填补了这一空白。

该研究的通讯作者表示：“我们的工作表明，通过与人工腐殖质进行协同工程化，有可能精确设计出具有可控氧化还原活性的生物炭基材料。这种方法使我们能够加速自然的腐殖化过程，并创造出对阳光有主动响应的材料。”

在测试中，研究人员使用银离子还原作为模型反应。在更高水热温度下制备的材料显示出更强的光化学活性，特别是在340摄氏度下处理的样品，其还原效率提高了十九倍以上。性能提升源于水热处理过程中木质素衍生分子的变化，更高温度增加了酚类官能团的浓度，这些基团是强大的电子供体。

在阳光照射下，这些基团产生活性超氧自由基，驱动还原反应并实现配体到金属的电荷转移。研究还发现，当暴露在阳光下时，水热炭会部分溶解，向周围环境释放溶解的有机分子，这些分子进一步增强了光化学活性。

作者解释道：“我们的发现强调，生物炭不仅仅是一种被动的吸附剂。它可以在阳光下动态转化，并参与影响污染物行为和金属循环的复杂光化学反应。”这一发现为设计用于污染土壤和水体的太阳能响应修复系统开辟了可能性。

通过工程化生物炭使其积极参与光驱动化学过程，可以开发出低能耗的解决方案，用于转化污染物并控制自然环境中的金属流动性。这些材料还具有可持续性优势，人工腐殖质源自废弃生物质，符合碳负排放技术和循环生物经济的发展方向。

未来研究将测试这些材料对抗更广泛污染物的能力，并在真实环境条件下进行评估。该研究已发表在《生物炭》期刊上。