项目名称

过渡金属非均相活化过硫酸盐及其声、光协同机制研究

提名单位

武汉大学

提名意见

该项目在湖北省自然科学基金杰出青年人才项目和重点项目的资助下，围绕活化过硫酸盐这一新型高级氧化技术在污染控制和环境修复领域开展了长期系统性研究，获得一系列重要发现。项目主要完成人均来自武汉大学资源与环境科学学院环境催化与高级氧化研究团队，5篇代表性论文分别在Environmental Science & Technology、Applied Catalysis B: Environmental、Journal of Hazardous Materials、Journal of Environmental Sciences、化学进展等国内外著名环境期刊发表。SCI他引次数700余次，其中3篇SCI一区论文入选ESI高被引论文。在活化过硫酸盐高级氧化领域具有较高的学术水平与影响力。

对照自然科学奖授奖条件，决定提名该项目为2020年度湖北省自然科学奖一等奖。

项目简介

基于硫酸根自由基的高级氧化技术是污染控制和环境修复领域的热点之一。活化过硫酸盐产生硫酸根自由基是该技术的关键，而过渡金属活化过硫酸盐是最常见的活化方式，然而均相金属离子活化存在pH应用范围窄、金属离子不能回收利用、易产生金属污泥等不足。针对上述问题，本项目在湖北省自然科学基金资助下，以环境友好的过渡金属铁为中心，研发了多种非均相铁基催化剂活化过硫酸盐体系，并进一步探究了声、光协同非均相活化过硫酸盐的机制。主要科学发现如下：

1、发现了铁铜双金属催化剂非均相活化过硫酸盐体系可高效去除水中有机污染物，明确阐述了催化剂表面吸附态的自由基对污染物降解的主导作用，碳酸氢盐对活化过硫酸盐的促进机制，以及pH调控催化剂中金属的溶出从而影响该体系降解污染物的效果。

2、构建了超声强化铁钴双金属非均相活化过硫酸盐体系，发现超声不仅可直接活化过硫酸盐产生活性自由基分解污染物，还可通过促进污染物与氧化剂在水相与固相之间的传质、清洁活化剂表面以保持活化剂活性，以产生显著的协同效应，实现对有机污染物的快速降解与矿化。

3、构建了可见光强化的铁基有机金属骨架化合物活化过硫酸盐体系，发现可见光可强化铁基有机金属骨架化合物与过硫酸盐固/液界面电子转移，促进活性自由基的产生，过硫酸盐可显著增强光生电子和空穴的分离效率，随后分离的电子又可活化过硫酸盐产生活性自由基加速污染物的降解，产生显著的协同效应。

主要完成人

（完成单位）

张晖、雷洋、高耀文、龙安华（武汉大学）

代表性论文（专著）目录

序号

论文（专著）名称/刊名/作者

年卷页码

（xx年xx卷xx页）

发表时间

（ 年 月 日）

通讯作者

（含共同）

第一作者

（含共同）

国内作者

他引总次数

检索数据库

论文署名单位是否包含国外单位

1

Heterogeneous Degradation of Organic Pollutants by Persulfate Activated by CuO-Fe3O4: Mechanism, Stability, and Effects of pH and Bicarbonate Ions/Environmental Science & Technology/Yang Lei, Chuh-Shun Chen, Yao-Jen Tu, Yao-Hui Huang, Hui Zhang

2015年49卷6838-6845页

2015-06-02

张晖，黄耀辉

雷洋

雷洋，陈志顺，涂耀仁，黄耀辉，张晖

273

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否

2

Ultrasound enhanced heterogeneous activation of peroxymonosulfate by a bimetallic Fe-Co/SBA-15 catalyst for the degradation of Orange II in water/Journal of Hazardous Materials/Chun Cai, Hui Zhang, Xing Zhong, Liwei Hou

2015年283卷70-79页

2015-02-11

张晖

蔡纯

蔡纯，张晖，钟欣，侯利玮

199

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否

3

Accelerated photocatalytic degradation of organic pollutant over metal-organic framework MIL-53(Fe) under visible LED light mediated by persulfate/Applied Catalysis B: Environmental/Yaowen Gao, Simiao Li, Yixi Li, Linyu Yao, Hui Zhang

2017年202卷165-174页

2017-03-15

张晖

高耀文

高耀文，李思淼，李易熹，姚璘钰，张晖

163

Web of Science所有数据库

否

4

Ultrasound enhanced heterogeneous activation of peroxydisulfate by bimetallic Fe-Co/GAC catalyst for the degradation of Acid Orange 7 in water/Journal of Environmental Sciences/Chun Cai, Liguo Wang, Hong Gao, Liwei Hou, Hui Zhang

2014年26卷1267-1273页

2014-06-01

张晖

蔡纯

蔡纯，王莉果，高洪，侯利玮，张晖

49

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否

5

活化过硫酸盐原位化学氧化修复有机污染土壤和地下水/化学进展/龙安华，雷洋，张晖

2014年26卷898-908页

2014-05-01

张晖

龙安华

龙安华，雷洋，张晖

30

Web of Science所有数据库

否