稀土Sm3+掺杂Mg-Cd立方尖晶石纳米铁氧体的热电与电学性能增强及应用研究

本文创新性地提出闭环生物质增值策略，通过电化学解聚（ReaxFF模拟证实β-O-4键断裂）与生物聚合物工程协同作用，将废弃叶片转化为具有超高溶胀率（3,882%）的SA/CS水凝胶土壤改良剂。该材料整合木质素衍生生物活性成分（GC-MS鉴定为硅氧烷/N-甲基乌药碱），显著提升干旱条件下种子发芽率（+40%）和根系定向生长，为荒漠化治理与生物质资源化提供新范式。

　　

亮点
本研究通过乙醇辅助冻融法构建的SA/CS水凝胶（傅里叶红外/扫描电镜验证）展现出突破性溶胀性能，30分钟内吸水率达3,882%。电化学解聚获得的木质素活性成分（二维核磁/气相色谱质谱鉴定）为植物提供双重增益：硅氧烷增强抗旱性，N-甲基乌药碱促进营养吸收。

材料与化学品
蒙古栎（40wt%）、马尾松（30wt%）等混合落叶（木质素含量22.4±1.8%）来自东北林业大学实验林场，确保批次一致性。

SA/CS水凝胶设计与表征
如图1所示，酸性环境（pH≈3）下壳聚糖（CS）质子化氨基与海藻酸钠（SA）羧基发生静电络合，冻融循环中乙醇诱导相分离形成多孔网络。分子动力学显示该工艺使孔隙率提升2.3倍，为生物活性物质负载创造理想载体。

结论
这种"落叶→电化学解聚→水凝胶"的闭环策略，首次实现生物质废物向智能土壤改良剂的转化。5wt%添加量通过优化土壤孔隙度（BET表征）使根系长度增加58%，而10wt%过量使用会因孔隙堵塞产生抑制效应，为实际应用提供精准剂量指导。