環(huán)境學(xué)院李英宣教授在環(huán)境領(lǐng)域頂級期刊《Environmental Science & Technology》上發(fā)表研究成果

近日，環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院在空氣中甲醛(HCHO)降解方面取得了重要進(jìn)展。相關(guān)成果以“Active Site-Directed Tandem Catalysis on Single Platinum Nanoparticles for Efficient and Stable Oxidation of Formaldehyde at Room Temperature”為題發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域的頂級期刊《Environmental Science& Technology》(https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.est.9b01176)上。環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院李英宣教授和美國德州農(nóng)工大學(xué)Virender K. Sharma教授為共同通訊作者，我校為第一通訊單位，2017級碩士研究生黃蒙蒙為論文第一作者。這是環(huán)境學(xué)院研究生首次以第一作者身份在《Environmental Science& Technology》上發(fā)表論文，標(biāo)志著環(huán)境學(xué)院在研究生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面取得了重要進(jìn)展。

HCHO已被世界衛(wèi)生組織認(rèn)定為致癌和致畸性物質(zhì)，是現(xiàn)代室內(nèi)空氣主要?dú)怏w污染物之一。某些室內(nèi)裝飾材料、家具、地毯等會持續(xù)釋放甲醛氣體，長期影響室內(nèi)環(huán)境和人體健康。金屬鉑（Pt）納米粒子可在室溫下活化空氣中的O₂分子，快速將HCHO氣體轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒的二氧化碳(CO₂)。該方法具有高效、環(huán)保且反應(yīng)在室溫下即可進(jìn)行等特點(diǎn)，備受研究者關(guān)注。目前，對于Pt催化劑的研究主要集中在0價Pt單質(zhì)納米粒子，而對于較高價態(tài)的Pt(如：+2)是否在甲醛降解中起作用以及其作用機(jī)制尚缺乏系統(tǒng)研究。

針對這一問題，李英宣教授在之前SrBi₂Ta₂O₉納米片沉積金屬納米粒子研究基礎(chǔ)上(Nature Communications2017, 8, 14462、ACS Nano2016, 10, 2386、Chemistry of Materials2013, 25, 2045、Cryst. Growth Des. 2018, 18, 5808)與Virender K. Sharma教授合作，利用SrBi₂Ta₂O₉特殊的鐵電極化效應(yīng)，通過光沉積的方法在其表面制備了高密度、單分散、粒徑分布均勻的超小Pt納米粒子(2 nm)，通過簡單地控制復(fù)合材料在空氣中熱處理溫度，實(shí)現(xiàn)了Pt納米粒子內(nèi)+2價Pt(PtO)含量的調(diào)控，使材料降解HCHO活性提高近4倍。利用原位紅外光譜技術(shù)對降解機(jī)理進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)0價Pt和+2價Pt作為不同的活性位點(diǎn)發(fā)揮著不同作用：0價Pt直接參與活化空氣中O₂分子實(shí)現(xiàn)HCHO氧化，但這個過程中不可避免的會產(chǎn)生碳酸根(CO₃^2-)，這些離子會吸附在0價Pt表面使其中毒；+2價Pt恰好可作為另一類活性位點(diǎn)催化空氣中H₂O和CO₃^2-反應(yīng)生成CO₂氣體，使CO₃^2-在催化劑表面脫附，避免了催化劑中毒。因此，+2價Pt的存在使催化劑的活性和穩(wěn)定性得到了大幅提高。該研究實(shí)現(xiàn)了超小Pt納米粒子內(nèi)催化活性位點(diǎn)的精確調(diào)控，在分子水平上研究了催化反應(yīng)過程并提出了活性位點(diǎn)引導(dǎo)的串聯(lián)催化反應(yīng)機(jī)理，該機(jī)理有望在其它有機(jī)污染物降解方面得到廣泛應(yīng)用。

李英宣教授為我校人才工程引進(jìn)的學(xué)術(shù)骨干，隸屬于環(huán)境學(xué)院王傳義教授團(tuán)隊。為中國可再生能源學(xué)會光化學(xué)專業(yè)委員會委員，曾任中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所環(huán)境科學(xué)與技術(shù)研究室副主任，曾獲全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文提名獎、中科院首屆卓越青年科學(xué)家等榮譽(yù)。主要從事光催化材料可控合成、表征和在能源、環(huán)境方面的應(yīng)用研究，在Nat. Commun.、ACS Nano、Adv. Funct. Mater.、Nano Energy、Environ. Sci. Technol.、Chem. Mater.、Chem. Commun.、Appl. Catal. B Environ.等雜志上共發(fā)表SCI論文40余篇。2017年4月來陜西科技大學(xué)工作至今已在Environ. Sci. Technol.、Cryst. Growth Des.、Nano Energy(我校為第二單位)、Chin. J. Catal.(我校為第二單位)上發(fā)表SCI論文4篇，其中一區(qū)Top論文2篇，申請發(fā)明專利4項。此外，積極參與指導(dǎo)本科生參加大學(xué)生科技創(chuàng)新項目、互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新大賽、“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技競賽等科技活動并取得了一些進(jìn)展(已指導(dǎo)本科生申請發(fā)明專利3項、參與發(fā)表SCI論文1篇)。

（核稿：趙偉鋒 編輯：史倩云）