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 碳基納米材料具有良好的電催化性能、高的電化學穩定性、高導電性以及機械強度和良好的生物相容性等優點，使其在諸多領域都有廣泛應用，特別是在電化學方面。但制備碳基納米材料通常需要相對復雜的過程、相對昂貴的儀器和化學試劑，這些因素可能阻礙碳基納米材料的大規模試劑應用。由于生物質相對廉價、大量存在、快速再生、容易獲得和環境友好，東北師范大學化學學院周明教授課題以生物質為原料組制備了不同種碳基納米材料，并用于電化學生物傳感器件和電化學能源器件的構筑。

周明教授課題組利用廢棄的豆渣制備了類似石墨烯結構的氮摻雜介孔碳納米片，構筑了基于氮摻雜介孔碳納米片的電化學抗壞血酸傳感器，并成功用于醫用抗壞血酸注射液、商業化飲料和商品化果汁中抗壞血酸的檢測。而后，他們以蘋果為原料制備了碳納米棒組裝的分等級介孔-大孔碳氣凝膠，構筑了基于該納米材料的電化學雙氧水傳感器，成功用于人體尿液、商品化牛奶和商品化啤酒中雙氧水的檢測。相關工作發表在分析化學領域國際專業學術期刊Talanta, 2019, 200: 300-306；Analytica Chimica Acta, 2019, 1047: 36-44等。相關工作得到國際同行的關注，分析化學領域國際知名期刊Analytical Chemistry, 2019, 91: 27-43發表綜述，評價課題組發表的系列工作：“Zhou實驗室一直在探索以幾種不同種生物質為起始材料創造碳基傳感器。柚子皮、海帶、菇蔦皮和蘋果被分別轉化為碳納米球、介孔碳、碳納米片和碳納米棒。對于雙氧水的檢測，這些材料修飾的玻碳電極均展現出比碳納米管修飾玻碳電極改善的催化活性、更高的靈敏度和更寬的線性”。此外，他們以不同生物質為原料制備了多種碳基納米材，利用生物質衍生碳基納米材料構筑了多種便攜式、可穿戴電化學生物傳感器，實現了人體體液中酒精、葡萄糖和乳酸代謝動力學的研究，相關工作待發表。

開發低成本、可持續、高效的非貴金屬電催化劑是能源相關技術大規模應用的挑戰。周明教授課題組發展了一種綠色、低成本制備Zn單原子催化劑的方法。他們利用生物量蘋果為碳源、雞蛋清為氮源和氯化鋅為鋅源和造孔劑，制備了Zn單原子負載的氮摻雜具有分等級結構的多孔碳。實驗結果和密度泛函理論計算均表明，這種通過Zn-N4形成的、由生物質衍生的非貴金屬電化學催化劑具有優異的電化學氧還原和二氧化碳還原性能。同時，周明教授課題組以不同生物質衍生的碳基納米材料為電極基底制備了多種生物燃料電池，不同生物燃料電池可利用人體體液（如：血液、汗液、尿液、淚液和唾液）、商品化飲料（如：可口可樂、鮮橙多、水趣多、白酒、燒酒、葡萄酒、啤酒）和天然果汁（如：西瓜汁、桃汁、橙汁）為燃料發電。相關工作待發表。