基于环境功能材料的高级氧化技术被广泛认为是实现工业污染深度治理与协同碳减排的关键技术支撑。然而，当前该领域仍普遍存在从实验室到工程应用之间的显著断层，大量在实验室毫克级尺度下表现出“优异性能”的材料体系，往往难以满足实际工程处理中吨级规模、连续运行和复杂工况下的应用需求。这一核心矛盾并非单一材料问题，而是源于现有研究范式长期过度聚焦材料本征性能的极限突破与催化反应机理的精细解析，却在很大程度上忽视了规模化应用过程中不可回避的工程可行性、经济可持续性、运行稳定性以及低碳与安全性约束等关键要素。

  为此，化学与分子工程学院邢明阳教授团队结合团队自主研发的低成本多功能海绵复合材料，有效诠释了将实验室层面的材料设计、机制探究与实际应用紧密结合，创新性提出从“以材料为中心”的研究范式，转向“以真实工况需求为导向”的低碳低毒化设计思路（如图1）。相关研究成果以“Application-Oriented Advanced Oxidation Processes: Key Challenges and Pathways toward Large-Scale Deployment”为题，受邀发表在Accounts of Materials Research上。

图1 低成本多功能海绵复合材料从基础研究走向实际应用

  不同于以往仅关注材料本征性能优化的研究范式，本论文主张将工程可行性、经济可持续性和环境安全性作为材料创新的核心驱动力。首先，以真实工程场景需求为牵引，反向指导材料的功能定位与优化设计；其次，通过装备研发与材料适配，在反应器尺度上放大材料的有效性能，实现材料能力向系统效率的转化；进一步引入全生命周期评价（LCA）与技术经济分析（TEA），从源头对能耗、碳排放、成本与环境风险进行系统约束，确保技术路径在环境与经济层面的可持续性；最终，通过行业标准构建与工程示范验证，推动技术模式的规范化、可复制与规模化推广，缩短从实验室成果到工程应用之间的转化周期，最终为“双碳”目标下环境功能材料的工业化应用提供可行路径（如图2）。

图2 一种面向工业化应用的闭环研究范式

  该成果以365英国上市集团官网为唯一通讯单位，化学与分子工程学院特聘副研究员姜越为论文第一作者，邢明阳教授为论文通讯作者。以上成果均得到了欧洲科学院院士张金龙教授的悉心指导，并得到了费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心、材料生物学与动态化学教育部前沿科学中心、国家自然科学基金杰出青年基金、创新群体B类等支持。

  原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.6c00036