環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院2024屆碩士研究生科研工作取得豐碩成果，張紅艷、曹清鵬和楊冰等同學(xué)先后在Applied Catalysis B: Environmental（中科院1區(qū)期刊，IF=22.1）、Chemical Engineering Journal（中科院1區(qū)期刊，IF=16.744）、Journal of Materials Science & Technology（中科院1區(qū)期刊，IF=10.9）、Journal of Materials Chemistry A（中科院2區(qū)期刊，IF=11.9）等化學(xué)化工領(lǐng)域的高水平SCI期刊發(fā)表論文。截止目前，2024屆環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院的18名碩士研究生，共發(fā)表SCI/EI收錄論文32篇，其中一區(qū)論文7篇，二區(qū)論文7篇，影響因子10.0以上共計(jì)5篇。
張紅艷同學(xué)在Applied Catalysis B: Environmental（中科院1區(qū)Top期刊，IF=22.1）報(bào)道了一種利用碳-氮結(jié)構(gòu)與鐵-鎳之間形成強(qiáng)p-d軌道雜化作用來(lái)提升催化性能的方法。氫氣已經(jīng)成為緩解當(dāng)前環(huán)境污染及能源危機(jī)問(wèn)題的一種理想的清潔、高能源密度、且可再生的新型能源。其中，電解水是一種綠色制氫方法，已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可。電解水制氫的效率在極大程度上取決于所使用的催化劑的性能。過(guò)渡金屬因其儲(chǔ)量豐富和成本低，成為最具有研究和應(yīng)用前景的催化劑來(lái)源。而如何提高過(guò)渡金屬基催化劑的性能以及穩(wěn)定性是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。作者在FeNi-P中加入C3N4，使得C3N4中的高電負(fù)性N原子吸引金屬原子上的電子，從而加強(qiáng)OER中間體在Ni位的吸附。另一方面，C3N4中的N原子通過(guò)配位鍵與Fe原子共享孤對(duì)電子，削弱了含氧中間體在Fe位上的吸附，最終提高Ni位點(diǎn)的催化活性，活化Fe位點(diǎn)。電化學(xué)測(cè)試表明，在堿性環(huán)境中該催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的（Oxygen Evolution Reaction, OER）OER催化活性，只需235 mV的過(guò)電位即可實(shí)現(xiàn)100 mA cm-2的電流密度，比商用貴金屬催化劑IrO2的過(guò)電位低49 mV，比RuO2的過(guò)電位低88 mV，該催化劑的Tafel斜率也較小，僅為40.4 mV dec-1。并且該催化劑具有優(yōu)異的催化穩(wěn)定性和耐久性，在100 mA cm-2的高電流密度下連續(xù)工作55 h后，電流密度僅下降3%。這些發(fā)現(xiàn)提供了有價(jià)值的見(jiàn)解，并為設(shè)計(jì)高活性的電催化劑提供了有效的策略。
FeNi-P和FeNi-C3N4-P中Fe-Ni雙中心的OER機(jī)理和催化結(jié)構(gòu)
（論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.123391）
曹清鵬同學(xué)在Chemical Engineering Journal（中科院1區(qū)期刊，IF=15.4）期刊上發(fā)表研究論文2篇。作者提出主鏈嵌段與側(cè)鏈封裝并用策略（SEMB）將三嗪TADF發(fā)光單元進(jìn)行有效的封裝保護(hù)，從而抑制聚合物分子內(nèi)與分子間的濃度猝滅效應(yīng)。咔唑和剛性雙酚芴被巧妙地引入三嗪-咔唑發(fā)光核心的外圍，通過(guò)柔性烷基鏈巧妙地引入大體積咔唑和雙酚芴作為封裝和嵌段單元。溶液法制備的藍(lán)光，白光OLED均獲得良好的器件效率。同時(shí)成功制備了首款基于TADF聚合物的柔性O(shè)LED，揭示了SEMB策略的潛力和重要性，為TADF聚合物設(shè)計(jì)開(kāi)辟了一條新的途徑。此外，作者開(kāi)發(fā)了一類柔性TADF聚合物作為鈣鈦礦量子點(diǎn)發(fā)光器件（PeLED）的功能性添加劑，有利于增強(qiáng)疏水性、熱穩(wěn)定性、均勻結(jié)晶度和發(fā)光性能。結(jié)果表明，TADF聚合物修飾的PeLED的電流效率高達(dá)66.1 cd A-1，外部量子效率為17.4%，并且具有較小的效率滾降和優(yōu)異的色純度，充分彰顯了半導(dǎo)體TADF聚合物作為一種功能性添加劑可以進(jìn)一步提高柔性鈣鈦礦電致發(fā)光器件性能。
基于TADF聚合物材料的OLED和PeLED的器件發(fā)光圖以及機(jī)理圖
（論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.143088；https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.145749）
楊冰同學(xué)先后在Journal of Materials Science & Technology（中科院1區(qū)TOP，IF 10.9，封面文章）及Journal of Materials Chemistry A（中科院2區(qū)TOP，IF 11.9）期刊上發(fā)表研究論文2篇。通過(guò)調(diào)控合成S型含氧空位的BiOAc1-xBrx/BiOBr光陰極與Z型TiO2/GO/g-C3N4光陽(yáng)極，構(gòu)建光電催化燃料電池裝置，研究表明，當(dāng)Br/Bi的摩爾比為0.8（x=0.8）、pH=2、濃度為60 mg·L-1時(shí)，光陰極TC的降解率達(dá)到96.33%（120分鐘），分別是單一BiOBr和BiOAc的5.29倍和3.76倍。系統(tǒng)電池電壓達(dá)0.64 V，功率密度為0.71 mW·cm?2，添加少量過(guò)硫酸鹽對(duì)提高導(dǎo)電性有明顯效果，探究了光電催化燃料電池中電子的產(chǎn)生、傳遞與污染物降解機(jī)理。利用高效液相色譜質(zhì)譜分析了TC降解的中間產(chǎn)物，結(jié)合密度泛函理論計(jì)算探究了TC的最佳降解路徑。另外，通過(guò)制備S型異質(zhì)結(jié)MoS2-rGO/ZnO與BiOBr/g-C3N4催化劑，與2D網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)PVDF-HFP復(fù)合制備了納米球復(fù)合光催化膜材料，構(gòu)建了一種新型壓電耦合光催化薄膜燃料電池系統(tǒng)。在90分鐘內(nèi)的降解效率分別達(dá)93.41%（陰極）與91.46%（陽(yáng)極），實(shí)現(xiàn)了兩極污染物的高效去除。壓電場(chǎng)效應(yīng)在兩極光催化降解過(guò)程中起主導(dǎo)作用，TOC去除率達(dá)85.61%。以上研究為S型異質(zhì)結(jié)催化劑在燃料電池中的應(yīng)用提出了新的方案，為今后構(gòu)建綠色、穩(wěn)定、節(jié)能的新型催化劑提供了新思路。
Z-S型光電催化燃料電池系統(tǒng)抗生素降解機(jī)理示意圖
（論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.12.004;https://doi.org/10.1039/D4TA01361A）
黃佳麗同學(xué)先后在Organic Chemistry Frontiers（中科院1區(qū)期刊，IF=5.400）、Organic Letters（中科院1區(qū)期刊，IF=5.200）和The Journal of Organic Chemistry（中科院2區(qū)期刊，IF=3.6）等期刊上發(fā)表研究論文4篇。作者基于鈀催化的一氧化碳插入反應(yīng)以及內(nèi)炔的插入反應(yīng)構(gòu)建重要的雜環(huán)骨架。
作者首次通過(guò)鈀催化的一氧化碳插入反應(yīng)實(shí)現(xiàn)吲哚類化合的去芳構(gòu)化反應(yīng)，構(gòu)建一系列重要的含羰全碳季碳螺環(huán)分子。同時(shí)，對(duì)初步進(jìn)行了不對(duì)稱嘗試，以中等的產(chǎn)率和中等的ee值獲得產(chǎn)物。雖然一氧化碳是一種廉價(jià)且易得的工業(yè)原料，但其具有高毒性和易燃的特點(diǎn)，某些情況下，還需要高壓條件，這大大限制其使用范圍。于是作者對(duì)一氧化碳?xì)怏w的替代物進(jìn)行探索，尋找更具安全性、穩(wěn)定性和易處理的羰基化試劑，最終發(fā)現(xiàn)Co2(CO)8是最佳固體羰基化試劑。先后分別通過(guò)鈀催化的羰基化去芳構(gòu)化反應(yīng)構(gòu)建了含羰基的全碳季碳螺環(huán)骨架，通過(guò)鈀催化二芳基胺雙碳?xì)浠罨弭史磻?yīng)構(gòu)建吖啶酮以及通過(guò)鈀催化吡啶羰基化環(huán)化以構(gòu)建吡啶異喹啉酮與吡啶喹唑啉酮分子。
另外，作者還通過(guò)鈀催化的炔烴插入反應(yīng)與去芳構(gòu)化反應(yīng)結(jié)合以制備螺環(huán)假吲哚。該方法具有官能團(tuán)兼容性較好，步驟簡(jiǎn)單、底物普適性廣的優(yōu)勢(shì)。合成得到的雜環(huán)分子在藥物研發(fā)、生物活性分子、有機(jī)半導(dǎo)體等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景。
基于一氧化碳插入反應(yīng)構(gòu)建雜環(huán)分子
基于炔烴插入反應(yīng)構(gòu)建重要的全碳季碳螺環(huán)假吲哚分子
（論文鏈接：https://doi.org/10.1039/D3QO01014G；https://doi.org/10.1021/acs.orglett.3c02013；https://doi.org/10.1021/acs.joc.3c01041；https://doi.org/10.1021/acs.joc.3c02287）
高明會(huì)同學(xué)使用卡賓銅作為催化劑，以穩(wěn)定、無(wú)異味的硫代磺酸酯為親電性試劑，成功捕獲內(nèi)炔烴生成的烯基銅試劑，實(shí)現(xiàn)了(E)-乙烯基硫醚類化合物的高選擇性合成，相關(guān)研究成果在中科院1區(qū)期刊Organic Chemistry Frontiers (IF 5.4)上發(fā)表。烯基硫醚廣泛應(yīng)用于合成化學(xué)和材料科學(xué)，并常見(jiàn)于天然產(chǎn)物、藥物和生物活性分子中。與研究較多的末端炔相比，內(nèi)炔烴硫氫化較少受到關(guān)注，主要原因是碳碳三鍵表現(xiàn)出相對(duì)較低的反應(yīng)活性，并且在加成過(guò)程中難以控制區(qū)域選擇性和立體選擇性。在該研究中，作者使用卡賓銅IMesCuCl作為催化劑，三乙氧基硅烷為氫源，使非活化內(nèi)炔烴生成烯基銅，隨后使用穩(wěn)定、無(wú)異味的硫代磺酸酯捕獲，成功實(shí)現(xiàn)了(E)-乙烯基硫醚的合成。由于銅氫對(duì)炔烴是syn加成，催化反應(yīng)的產(chǎn)物是E式構(gòu)型，具有高度立體選擇性和區(qū)域選擇性。本研究將在合成化學(xué)、藥物、天然產(chǎn)物以及材料科學(xué)中具有重要意義。
銅催化(E)-乙烯基硫醚化合物的高選擇性合成
（論文鏈接：https://doi.org/10.1039/D4QO00448E）
郭會(huì)琳同學(xué)在Journal of Alloys and Compounds（中科院二區(qū)TOP，影響因子6.2）期刊上報(bào)道了一種MoS2/Bi4O5Br2/PVDF-HFP壓電協(xié)同光催化膜材料，并探究了其廢水凈化性能。作者以有機(jī)聚合物PVDF-HFP（聚偏氟乙烯-六氟丙烯）為基底，通過(guò)簡(jiǎn)單的相轉(zhuǎn)化法將MoS2/Bi4O5Br2納米顆粒均勻負(fù)載于PVDF-HFP膜上，制備出了具有壓電-光催化雙重催化作用的MoS2/Bi4O5Br2/PVDF-HFP膜。一方面，MoS2和Bi4O5Br2復(fù)合形成了Z-scheme異質(zhì)結(jié)，從而形成了內(nèi)置電場(chǎng)，可有效提高載流子的分離效率，同時(shí)保留了復(fù)合材料較高的氧化還原能力；另一方面，制備的MoS2/Bi4O5Br2/PVDF-HFP膜比單一的MoS2和PVDF-HFP具有更強(qiáng)的壓電性能，在施加外力作用下，產(chǎn)生的極化電場(chǎng)能更有效地促進(jìn)載流子的分離，從而提高了光催化性能。60 min內(nèi)該膜對(duì)羅丹明B、鹽酸四環(huán)素和鹽酸小檗堿的降解率分別達(dá)到98.9%、92.2%和92.6%。此外，經(jīng)過(guò)多次循環(huán)實(shí)驗(yàn)后，MoS2/Bi4O5Br2/PVDF-HFP膜對(duì)污染物的降解率仍能達(dá)到96.7%，這表明所制備的薄膜材料具有良好的穩(wěn)定性。同時(shí)，密度泛函理論計(jì)算（DFT）進(jìn)一步證明了壓電效應(yīng)可促進(jìn)電子產(chǎn)生，從而提高光催化效率。
MoS2/Bi4O5Br2/PVDF-HFP膜壓電-光催化降解污染物機(jī)理示意圖
（論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.174938）
周意成同學(xué)在Microchemical Journal（中科院2區(qū)期刊，IF 4.8）期刊中報(bào)道了一種新型納米復(fù)合材料MnTMPyP/LaTa2O7，用于電化學(xué)檢測(cè)抗壞血酸和尿酸。通過(guò)離子交換法將卟啉-錳(III) (MnTMPyP)插入到RbLaTa2O7的層狀結(jié)構(gòu)中，合成了納米復(fù)合材料MnTMPyP/LaTa2O7，再探索其在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用。MnTMPyP/LaTa2O7/GCE表現(xiàn)出較大的電化學(xué)活性面積(0.106 cm2)，更小的電化學(xué)轉(zhuǎn)移電阻(43.1 Ω)，復(fù)合后得到的納米材料的電子轉(zhuǎn)移能力有了很大的提高，對(duì)抗壞血酸和尿酸具有良好的電化學(xué)氧化性能。此外，MnTMPyP/LaTa2O7/GCE還具有良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和抗干擾能力。對(duì)MnTMPyP/LaTa2O7/GCE進(jìn)行實(shí)際樣品分析時(shí)，其檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確度都比較高。
MnTMPyP/LaTa2O7納米復(fù)合材料的制備流程示意圖以及在抗壞血酸和尿酸檢測(cè)中的應(yīng)用
（論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.microc.2024.110439）
紀(jì)翔同學(xué)在Molecular Catalysis（中科院二區(qū)，影響因子4.6）期刊上報(bào)道了一種制備零價(jià)鈀納米催化劑的簡(jiǎn)便方法，及其在各種芳基鹵化物與烯烴的Heck偶聯(lián)反應(yīng)中的應(yīng)用。作者以多孔陽(yáng)極氧化TiO2納米管（ATNTs）為載體，通過(guò)簡(jiǎn)單的光還原法將平均粒徑為8.01 nm Pd納米顆粒均勻負(fù)載于ATNTs的管壁上，制備出了一種新型零價(jià)鈀納米催化劑（Pd@ATNTs）。Pd@ATNTs在碘苯和丙烯酸甲酯的Heck偶聯(lián)反應(yīng)中呈現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性，30 min內(nèi)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率可達(dá)90.9%，對(duì)應(yīng)的TOF可達(dá)1010 h-1。同時(shí)，該催化劑普適性好，對(duì)一系列芳基鹵化物和烯烴均有良好的催化效率。ATNTs的一維結(jié)構(gòu)的限域效應(yīng)可以減少Pd納米顆粒的流失，大大提升非均相催化劑的穩(wěn)定性，Pd@ATNTs循環(huán)使用10次后仍能達(dá)到92.5%的轉(zhuǎn)化率。
Pd@ATNTs催化劑的制備及其在Heck反應(yīng)中的應(yīng)用
（論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.mcat.2023.113463）
喬守寧同學(xué)在Plant Pathology（中科院2區(qū)期刊，IF 2.7）期刊上報(bào)道了從各省小麥籽粒中分離得到282株鏈格孢菌株，利用ASA10和ASA19兩個(gè)信息位點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析，結(jié)果表明所有菌株均屬于鏈格孢菌（Alternaria alternata），且分離的菌株遺傳多樣性較低，與地理來(lái)源關(guān)系不明顯；以大米為基質(zhì)對(duì)代表性菌株的次生代謝物進(jìn)行了評(píng)價(jià)，大部分菌株都能合成高濃度交鏈孢毒素（altertoxins-I，ATX-Ⅰ），而交鏈孢烯（altenuene，ALT）的檢出率和含量都低于交鏈孢酚（alternariol，AOH）及其衍生物交鏈孢酚單甲醚（alternariol monomethyl ether，AME）；在小麥花期噴施鏈格孢菌的分生孢子后，麥穗上并沒(méi)有引起明顯的癥狀，但在接種后的籽粒中檢測(cè)到高濃度的ATX-Ⅰ和鏈格孢菌的DNA；代表性鏈格孢菌株離體條件下都能引起蘋果果實(shí)典型的腐爛癥狀，并且積累產(chǎn)生四種典型的鏈格孢毒素。本研究對(duì)小麥鏈格孢菌種群組成進(jìn)行分析，將為毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和霉菌毒素管理領(lǐng)域提供重要理論基礎(chǔ)。
小麥鏈格孢菌株的系統(tǒng)發(fā)育、代謝和致病特性
（論文鏈接：https://bsppjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ppa.13880）
以上研究成果均以江蘇海洋大學(xué)為第一完成單位，研究生本人為第一作者或?qū)煹谝唬芯可鸀榈诙髡甙l(fā)表。
環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院始終把提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量放在首位，緊抓研究生各個(gè)培養(yǎng)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)培養(yǎng)過(guò)程管理，采取加強(qiáng)論文寫作指導(dǎo)、學(xué)位論文多級(jí)審核等一系列措施全面強(qiáng)化培養(yǎng)過(guò)程監(jiān)控，加大研究生教育改革與創(chuàng)新力度，全方位提升研究生培養(yǎng)質(zhì)量。這些成果的取得將鼓舞和激勵(lì)全院師生繼續(xù)發(fā)揚(yáng)勇攀高峰、敢為人先的創(chuàng)新精神，研發(fā)具有基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究?jī)r(jià)值的原創(chuàng)性成果，提升我院整體科研水平，為江蘇海洋大學(xué)的內(nèi)涵建設(shè)、高質(zhì)發(fā)展貢獻(xiàn)智慧和力量。
