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　　地球上覆盖有41亿公顷的树木，占土地总面积的31%。全球树木的数量约为3万亿，它们对碳封存、水和空气质量的控制等做出了巨大的贡献。树叶是树木最重要的组成部分之一，是光合作用的主要场所。每到秋天，大部分树叶自然落下并腐烂成肥料，而这样的一个过程会向大气排放温室气体，如CO2、CH4和N2O等。当前对枯叶的解决方法主要有焚烧、填埋和堆肥，这都会完全破坏树叶的生物成分并造成相当大的能源消耗和环境污染。因此，在不破坏树叶生物成分的情况下将废叶转化为有用的材料具备重要意义。

　　美国密歇根理工大学胡云行教授等人通过丰富的化学键和氢键，利用麦饭石作为木质素和纤维素的强大粘合剂，开发了一种来自枯叶的活性多功能材料（AMM）。由于其具有横跨整个太阳光谱的强烈光学吸收和有效电荷分离的异质结构，这种薄膜在太阳能水蒸发、光催化制氢和光催化降解抗生素方面显示出高性能。此外，它还能作为一种生物塑料，展现出高机械强度、耐高温和可生物降解的特点。该工作为废弃生物质的有效利用铺平了道路，从枯叶中生产的AMM及其广泛的应用将在解决关键的能源和环境问题中发挥及其重要的作用。该研究以题为“Turning dead leaves into an active multifunctional material as evaporator, photocatalyst, and bioplastic”的论文发表在《Nature Communications》上。

　　作者通过由氯化胆碱和草酸二水合物组成的溶剂从红枫树的枯叶中制备得到了AMM薄膜，其具有较高的机械弹性和可控的厚度。AMM薄膜的主要成分为木质素、纤维素和麦饭石。为了更深入地了解AMM的分子相互作用，作者对木质素-纤维素-麦饭石复合材料进行了DFT计算，发现其结合能是木质素-纤维素复合材料的25倍。这表明麦饭石作为木质素和纤维素的粘合剂起着关键作用。此外，AMM薄膜的粗糙表面允许光子的有效内部反射，这极大提高了其对入射光的吸收。作者通过紫外线-可见光和傅里叶变换近红外光谱证实了AMM从紫外线到可见光到近红外区域的强烈吸收，这在某种程度上预示着AMM在光热和光催化应用中具有巨大前景。

　　作为一种有前景的光热材料，AMM膜被用于太阳能水蒸发，实现了0.8  kg m −2 h −1的高蒸发率，以及在环境太阳光强度下52.5%的太阳能-蒸汽效率。作者进一步将光照强度增大到3和5 kW m -2，使AMM薄膜上的蒸发率分别增加到2.1和4.8 kg m -2 h -1。此外，作者用甲醇-水混合物在AMM薄膜上进行了光催化制氢反应，以证明其对清洁燃料生产的催化能力。在模拟阳光照射下，AMM薄膜的产氢率高达12.4 μmol h -1 cm -2，是原始树叶的4.2倍。过滤紫外线，其性能优于枯叶衍生的火炭和水热炭，实现了与传统光催化剂1 wt% Pt/TiO 2相同数量级的效率。最后，作者在模拟阳光和可见光下进行的2小时光催化反应中，发现有96.7%和92.6%的有机污染物四环素被AMM薄膜降解，且其一阶反应的速率常数很大，分别为0.028 min -1和0.021 min -1。与其他大范围的应用的无机半导体相比，AMM薄膜在吸附和可见光光催化方面都表现出超高的效率。

　　除了在能源和环境方面的应用，AMM还可当作一种耐高温的生物塑料。AMM的抗拉强度达到132 MPa，比原始树叶、木质素-纤维素复合材料、木质素和纤维素薄膜的抗拉强度高两个数量级。此外，在100℃时，AMM的抗拉强度、杨氏模量和韧性仍可分别达到117  MPa、39004  MPa和686  kJ m −3，表明其在高温应用方面的巨大潜力。此外，通过将AMM和日常使用的聚乙烯塑料（拉链袋、购物袋和保鲜膜）埋在10 cm深的土壤中，比较了它们的生物降解性。根据结果得出，AMM在40天后开始降解，2个月后完全消失。而所有日常使用的聚乙烯塑料在2个月后仍然没有变化，这对环境构成了严重威胁。生命周期评估进一步表明，与石油基塑料和木材衍生的生物塑料相比，AMM对环境的影响较小。

　　总结：作者通过结构重建和利用麦饭石生物矿物作为木质纤维素的强粘结剂，将废叶制成了一种AMM薄膜。由于其具有横跨整个太阳光谱的强烈光学吸收和有效电荷分离的异质结构，AMM薄膜在太阳能水蒸发、光催化制氢和光催化抗生素降解方面表现出一定的优势。此外，由于其理想的机械、热和生物降解特性，AMM是一种有前途的石油基塑料替代品。这种变废为宝的方法为材料创新和可持续发展提供了新的机会。

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