近日,我校林学院环境科学专业2019级本科生刘铭义,以第一作者在国际环境领域权威期刊《Journal of Hazardous Materials》发表了题为“Sulfite activation by Jahn-Teller-driven oxygen vacancies Cu-Mn composite oxide for chlortetracycline degradation”的研究性论文。该期刊为中科院环境科学与生态学一区Top期刊,最新影响因子为13.6,指导教师肖鹏飞副教授为论文通讯作者。
抗生素的大量生产和使用会导致环境水体严重污染,对生态环境及人群健康造成潜在威胁。本研究开发了一种高效且经济环保型抗生素处理技术,解决传统催化剂催化效率不高且易导致二次污染的问题。研究采用水解驱动氧化还原法,制备了铜锰复合金属氧化物(CuMnOy),首次用于活化亚硫酸盐氧化降解水中的金霉素。通过对催化剂金属摩尔比、催化剂用量、亚硫酸盐浓度、初始pH等实验参数的系统研究,发现最佳条件下金霉素的降解率在30 min内可达到95%左右。CuMnOy中存在Jahn-Teller离子Mn3+和Cu2+,形成固体电荷输运氧化还原系统,保证了活性氧物种的持续生成。通过自由基猝灭实验和电子顺磁共振技术确定了主要的活性自由基,证实了SO4•-和•O2-在金霉素降解过程中起着重要的作用。密度泛函理论(DFT)计算表明,金霉素分子中具有高Fukui指数的结构位点更容易受到自由基攻击。金霉素经三个不同的初始途径被降解为多个小分子产物,并且产物的生物富集性、致突变性、发育毒性等多个毒性指标大大降低。本研究所开发的非均相高级氧化体系具有良好的催化性能、抗干扰能力、可重复使用性和催化稳定性,在抗生素废水处理领域具有较好的应用前景。
近年来,肖鹏飞科研团队十分注重本科生创新意识和实践能力的培养,鼓励和支持本科生参与科研项目研究,两年多来共指导本科生创新团队独立完成并撰写发表了6篇SCI论文。目前,刘铭义同学以专业第一的成绩保送至北京大学深圳研究生院攻读硕士学位。