近日，我校化學化工學院賈鑫教授團隊在光催化農藥污染物綠色去除方面取得重大研究進展，相關成果以石河子大學為第一通訊單位在國際頂級學術期刊《Nature Communications》（中科院一區TOP期刊，IF = 15.7）上發表題為“Facilitating carrier kinetics in ultrathin porous carbon nitride through shear-repair strategy for peroxymonosulfate-assisted water purification”（DOI:10.1038/s41467-025-61185-3）（通過剪切-修復策略促進超薄多孔氮化碳中的載流子動力學用于過硫酸鹽輔助的水凈化）的學術論文。此項研究實現了石河子大學在《Nature》旗下子刊發文的歷史性突破，標志著我校在農業化學品及功能材料工程方向的國際影響力進一步提升。

農藥的大量使用在促進農業快速發展的同時也不可避免對人類健康和生態環境帶來了潛在威脅。超薄多孔氮化碳（g-C₃N₄）因其獨特的優勢在過硫酸鹽輔助的農藥污染物的綠色去除方面顯示出巨大的應用前景。然而，很少有人關注這樣一個事實，即通過設計超薄多孔g-C₃N₄納米片來擴大比表面積會嚴重加劇分子鏈的不完全聚合，導致載體動力學行為遲緩，從而減緩催化性能。針對這一挑戰，賈鑫團隊開發了一種通用的剪切和修復工程，合成了具有高比表面積和高度聚合分子鏈的超薄多孔g-C₃N₄納米片，加速了g-C₃N₄中激子解離并提高了載流子分離效率。基于系統的原位光譜表征與密度泛函理論計算，發現富電子污染物和缺電子過硫酸鹽之間的電勢差在g-C₃N₄表面誘導產生了微電場，這進一步促進了光生載流子的空間分離，同時有效地活化過硫酸鹽以可持續地產生¹O₂，即使在各種惡劣的環境條件下也能高效地降解和礦化各種持久性污染物。此外，在戶外真實的陽光照射下，該材料在定制的連續流動裝置中穩定運行20天，始終保持接近100%的污染物去除效率。這項工作啟發了光電聚合物材料的合理設計，為可持續農藥污染物綠色去除的規模化應用做出了貢獻。

圖1：（a）光催化劑合成路線示意圖；（b）激子結合能；（c，d）飛秒瞬態吸收光譜；（e）吡蟲啉降解性能；（f）TOC去除率；（g-h）室外連續流動反應器；（i）PMS利用率；（j）EPR譜；（k）分別添加PMS和吡蟲啉后的光電流變化；（l）電子轉移途徑。

我校碩士研究生劉浩和楊斌副教授為論文共同第一作者，通訊作者為化學化工學院賈鑫教授、楊斌副教授和鄭州大學李俊副教授。

（圖文：賈鑫 楊斌，初審：張海洋，復審：劉平，終審：徐煒杰）