科技日报记者 朱虹
近日，哈尔滨工业大学材料科学与工程学院姜思达教授团队在废弃金属资源化利用领域取得重要突破。研究团队以废钢为原料，成功制备出具有优异催化性能的亚稳无序合金纤维材料，不仅在有机污水处理中表现出极快的降解速度，还展现出良好的循环稳定性和电解水析氧性能。相关成果发表在国际学术期刊《先进材料》上。
水资源污染是全球面临的重大挑战之一，在此背景下，过硫酸盐作为一种更安全、更稳定的强氧化剂，已逐步替代过氧化氢。由其发展而来的高级氧化技术，因兼具高效与环保的特性，备受关注。但可有效活化过硫酸盐的催化剂多依赖高纯度原材料，成本高、制备复杂。
研究团队另辟蹊径，选用废弃Q235钢等常见工业废钢为原料，采用熔体抽拉和单辊旋淬等快速凝固技术，成功制备出具有不同微观结构的Fe基合金纤维催化剂。通过调控微观结构、引入残余应力等，材料的催化性能得到显著提升。其中，非晶态FeB纤维催化剂在40秒内即可降解98%的有机污染物，每分钟反应速率常数高达5.866，远超传统铁盐催化剂。
研究团队还将该合金纤维催化剂分别应用于磺胺甲噁唑、对苯二酚、苯并噻唑、苯酚、磺胺二甲基嘧啶、2,4-二氯苯氧乙酸的降解实验中，其均可在300秒内将污染物降解完全，超越了大多数现有环保催化剂的性能，具有广阔的工业应用前景。此外，利用T10、4Cr13、20CrMo、20CrNiMo和16MnCr5等具有代表性的废钢铁作为原料，制备的大多数纤维催化剂都表现出了优异的催化活性，证实了利用来源广泛的废钢铁制备高性能催化剂策略具有良好的普适性与可行性。
团队进一步优化材料成分，成功提升材料的循环稳定性，并开发出兼具污染物降解和电解水析氧反应双功能的催化剂，并展现出在清洁能源领域的应用潜力。这一研究为废弃金属的高值化利用提供了新思路，也为水污染治理和清洁能源开发提供了兼具经济性与高效性的新材料解决方案。
“我们不仅实现了废铁的资源化利用，还赋予其‘双功能’特性，既可用于污水处理，也可用于电解水制氢。”姜思达介绍，该材料制备工艺简单、成本低廉（每克仅约0.14元），工业化生产条件下日产量可达5吨，具备良好的产业化前景。
此外，研究团队在合金纤维的制备及水处理方面的研究已获得三项专利授权。
（受访者供图）
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