化學是以實驗為基礎的自然科學，有趣的化學反應，不僅可以產(chǎn)生令人難以置信的視覺效果，比如，法老之蛇，大象牙膏等，還可以改造物質世界。在環(huán)境保護領域，污泥處理技術備受科學界關注，而它的背后，就是了不起的化學。

城市污泥含水率高，易腐爛，有強烈臭味，含有大量病原菌、寄生蟲卵以及鉻、汞等重金屬和多氯聯(lián)苯、二惡英等難以降解的有毒、有害物。若未經(jīng)處理，極易對地下水、土壤等造成二次污染，直接危害人類的健康。

面對這樣的環(huán)保“剛需”，西安交通大學化學工程與技術學院段培高教授，運用化學的技術，將頑固污泥進行綠色處理。

探索者——污泥處理技術

對污泥進行綠色處理，是段培高關注的焦點。雷厲風行的他，帶領團隊，全身心投入研發(fā)。為構建城市污泥高效轉化綠色新流程，他們研究了城市污泥有機組分水熱定向轉化制備含氮碳材料技術和含氮碳材料的高效氣浮分離技術。

在探索過程中，團隊發(fā)現(xiàn)了”一種利用污泥水熱碳化法制備氮摻雜碳材料的新方法“，該方法在電流密度為1A/g時，所制備的碳材料的最大比電容為286.68F/g；在電流密度為20A/g的超高電流密度下，其電容保持率為76.74%。得到的最大能量密度為39.81Wh/kg。組裝后的超級電容在10000次循環(huán)后仍能保持97.55%的初始電容，表現(xiàn)出較長的循環(huán)穩(wěn)定性。

在危廢利用方面，他們發(fā)現(xiàn)在污泥中添加ATFS后，所得產(chǎn)物氮含量均低于污泥，并且污泥中一半以上的能量得到了回收。ATFS加入后大大降低了燃燒活化能，提高了清潔能源水熱碳的產(chǎn)率。

段培高團隊是一直勇于創(chuàng)新的團隊，因此，在研發(fā)中，他們總是將各種可能性考慮全面后進行實驗。他們發(fā)現(xiàn)，將纖維素和硫酸銨按質量比1:1直接水熱碳化制備氮和硫雙摻雜碳材料。當電流密度為1A/g時，氮和硫雙摻雜碳材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能，包括高比電容(227.3F/g)，當電流密度增加到20A/g時，比電容仍保持76.55%。

在脫除污泥水熱碳中氮元素的探索中，段培高團隊發(fā)現(xiàn)了水滑石的作用，”當它作為催化劑時，就可去除氮元素。“實驗數(shù)據(jù)也證實了這樣的結論，即LDHs和LDOs均能顯著促進氮元素的去除。主要原因是，第一，有機N向NH4+-N轉移，導致pH值升高；第二，催化劑中具有酸性位置的含N有機物的熱分解是釋放NH3的關鍵步驟；第三，LDOs基本位點的關鍵作用是能有效地破壞細胞壁和胞外聚合物結構。

當然，這里介紹的只是段培高團隊在污泥處理領域的一部分科研成果。“科研是沒有止境的。”所以，在生物質能源化工領域拼搏的段培高，在探索污泥處理的同時，也研究起了生物油。

談起生物油的研究，段培高做了這樣的科普：“通過‘高溫蒸煮’，生物質可轉化為便于運輸和儲存的初級液體燃料——生物油，它是一種解決未來能源困境的重要載體，可作為化石類燃料的替代品。生物油經(jīng)過加工煉制可生成類似汽油或者柴油的燃料，通常被稱作‘綠色柴油’。‘綠色柴油’氮、硫、氧含量極低，十六烷值高，可與市售汽、柴油以任意比例混合，也可單獨使用。”

他的工作，在業(yè)內引起廣泛關注。2019年年底，美國化學會（ACS）知名期刊Industrial & Engineering Chemistry Research（I&ECR）公布了2019年度影響力學者名單，來自北美、歐洲和亞洲的10個不同國家的32名學者入選。段培高位列其中。

面對榮譽，段培高十分淡然，繼續(xù)按照自己的節(jié)奏做著科研工作。“環(huán)境治理，雖不能立竿見影，卻影響了千秋萬代。”所以，段培高兢兢業(yè)業(yè)，埋首前行。

育人者——傳遞化學火炬

段培高與教育的緣分，源于2002年。那時的他，進入河南師范大學學習，專業(yè)為化學教育。2010年回國后，他入職河南理工大學，正式開啟了他的教師職業(yè)生涯。

對教師職業(yè)，段培根充滿了敬畏和憧憬。”化學是基礎學科，它的應用范圍極廣，對化學探索，需要世世代代人的努力，因此，教育的重要性不言而喻。“就是這份敬畏，讓段培高在進入河南理工大學工作的9年收獲頗豐。他入選了教育部“新世紀優(yōu)秀人才支持計劃”，成了“河南省學術技術帶頭人”、“河南省教育廳學術技術帶頭人”、“焦作市優(yōu)秀青年科技專家”、“生物質高值化利用”河南省高�？萍紕�(chuàng)新團隊負責人等，同時擔任能源化學工程系系主任。還曾被評為河南省優(yōu)秀共產(chǎn)黨員、省師德先進個人。

2018年，段培高找到了屬于他的新舞臺——西安交通大學。在西安交通大學從事教學工作的段培高，一直延續(xù)著自己的教學理念，始終以身作則，將知識與能力相結合，鼓勵學生積極走進實驗室，把理論變成實踐。

雖然，段培高到西安交通大學時間并不長，但他卻受到了學校、院系方方面面的支持，因此，各項工作都進行的十分順利。

化學是段培高的初心，亦是他科研和教學的方向。他相信，化學能夠改變世界，因此，他一面深耕科研，一面?zhèn)鬟f化學火炬。“只有雙軌并行，才能讓化學之花開遍祖國大地。”這既是他的愿望，亦是他努力的目標。