我院大气污染控制团队硕士生以第一作者在《胶体与界面科学学报》等环境类高质量期刊发表系列论文并入选封面

发布时间:2022-11-14浏览次数:12

近日,我院大气污染控制团队硕士研究生赵强宇在张晓东副教授的指导下,以第一作者在国际高质量期刊《胶体与界面科学学报》(Journal of Colloid and Interface Science,中科院一区,影响因子9.965)发表了题为“Universitetet i Oslo-67 (UiO-67)/graphite oxide composites with high capacities of toluene: Synthesis strategy and adsorption mechanism insight”(627 (2022) 385-397)的研究论文并入选封面(631卷)。值得一提的是封面灵感来源于中国传统文化中的太极,封面以太极图的形式巧妙地表达了UiO-67/GO(UiO-67/氧化石墨烯)有效吸附各种气体污染物的能力,进而将恶劣的生态环境转化为绿水青山的宜居家园。这在表达文章内容和呼吁环境保护的同时弘扬了中国的传统文化。

近年来,我国空气质量持续改善,细颗粒物(PM2.5)污染水平得到有效遏制,但其浓度仍处于高位。并且,O3污染问题仍未得到有效缓解。当前大气污染治理形势依然严峻,国家“十四五”计划已将PM2.5和O3协同治理列为重点。其中,挥发性有机物(Volatile Organic Compounds、VOCs)作为形成PM2.5和O3的重要前体物,其污染防治工作仍然是现阶段我国大气污染防治的重点任务之一。在我国,VOCs被定义为饱和蒸汽压大于70 Pa(常温下)、沸点低于260 °C(常压下)或者在20 °C下,蒸汽压大于等于10 Pa且具备挥发性的全部有机化合物。VOCs的成分复杂,排放源很广泛,具有强烈的毒性,对环境和人体都会造成极大的危害。目前,吸附法处理工艺相对成熟、耗能较小且效率高,被广泛运用于处理印刷及涂料生产等行业产生的高通量、低浓度有机废气。工艺过程一般需要兼具吸附和解吸装置,即在吸附足量的VOCs后,通过对吸附剂加热使VOCs脱附出来,从而实现吸附剂的再生,进而达到循环使用的目的。由此可见,选择一种高效的吸附剂是吸附法的核心,探索吸附剂结构与吸附性能的关系,进一步提升吸附剂的吸附容量、稳定性和再生性,对改善大气VOCs污染具有重要意义。

此前,赵强宇还以第一作者在《化学工程学报》期刊(Chemical Engineering Journal,中科院一区,影响因子16.744)发表了题为“Effects of regulator ratio and guest molecule diffusion on VOCs adsorption by defective UiO-67: Experimental and theoretical insights”的文章,报道了苯甲酸对吸附剂缺陷的调控机制、缺陷对吸附性能的贡献和客体分子扩散等研究。

此次入选封面的文章报道了UiO-67/氧化石墨复合材料高效吸附甲苯、苯、二甲苯等典型VOCs的研究。通过改变GO的添加形式以及投加量来制备UiO-67/GO复合材料,最大限度地将GO与UiO-67进行复合,对所合成的一系列复合材料进行了吸附VOCs测试,并分析了吸附量差异的主要原因。基于实验结果和理论计算,综合研究了由GO本身提供一定的比表面积和孔径以及GO与VOCs之间产生了较强的π-π作用对吸附性能的影响。由GO引入导致UiO-67的配体丢失数目增多,形成了更多的额外吸附位点,有利于提高UiO-67对VOCs的吸附性能。此外,研究了多种典型VOCs的大小与形状等特点,结合动力学层面研究了客体分子扩散运动规律,判断出在UiO-67/GO吸附过程中颗粒扩散阶段是最重要的吸附过程,在此阶段GO通过增强π-π相互作用提高了UiO-67的吸附性能。该研究为高效吸附剂的开发及VOCs吸附研究提供了新方向。上述一系列国际高质量期刊一区论文成果的发表,进一步提升了我院师生的学术影响力,这对于我院相关专业学科建设将起到推进和促进作用。

该篇论文图摘要被“Journal of Colloid and Interface Science”选为封面

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.07.059

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0021979722012395