天天滾動:天津大學本科生論文被《科學》刊發—— 新方法能分解“永久性化學品”

本報記者 陳 曦 通 訊 員 劉曉艷

(資料圖)

科技日報記者8月22日從天津大學獲悉，該校理學院2018級本科生李預立作為共同第一作者的論文《全氟羧酸的低溫礦化》8月19日在線刊發于國際學術期刊《科學》上。

該論文介紹了一種比目前使用方法更加溫和也更為簡單廉價的無害化處理全氟烷基和多氟烷基化合物（PFAS）的方法，而這種物質因為應用廣泛，且極為頑固難以分解，被稱為“永久性化學品”。

李預立從2020年下半年開始參與課題研究，他所做的計算工作為合作實驗團隊對結果的假設進行了檢驗，同時他還基于自己的認識提出了新的假設，這種猜測最終被證明是對的。

PFAS是一類離人們生活很近的化學物，如常見的消防泡沫液、防水布料和不粘炊具等產品中都有其存在。這種化學物極為穩定，可在土壤和水中長期存在，正常的環境無法將其分解。公開報道顯示，這種化學物一旦進入人體，可能會與甲狀腺疾病、高膽固醇和癌癥等疾病關聯。

一直以來，人類處理這種化學物的方法劇烈且粗暴，如高溫高壓焚燒，或用電化學法降解，但需要的條件苛刻、成本高昂，且處理過程容易造成二次污染。

該篇論文提出了一種全新的方法，可在120℃的溫和條件下讓該物質實現礦化（即從有機物變成沉積的無機物，消除其污染性），不但使用的試劑是常見且廉價的二甲基亞砜（DMSO）溶劑、水和氫氧化鈉，且處理后的產物是一些對人無害的無機氟離子和有機小分子。

李預立介紹，盡管目前課題組只對10種PFAS的分解進行了驗證，但可預見的是，其他多種PFAS都有可能通過轉化成該文章中所提及的中間體，并用同樣的方法使其礦化。

本科即發表頂級期刊，李預立坦言“自己很幸運”。事實上，這份“幸運”得來并不容易。從中學起就對化學抱有濃厚興趣的李預立，在天津大學理學院化學系求學的第一年即加入了黨延峰老師的課題組，做一些基礎的科研工作。科研過程中，李預立對一些頂級科學家所做的工作也有了初步了解。

大二暑假，李預立被本科階段同在黨延峰老師課題組的學長李勃，介紹給了加利福尼亞大學洛杉磯分校的肯德爾·霍克教授，李勃曾在其課題組做過一年的研究工作。

抱著試試看的想法，李預立向霍克教授發去電子郵件，介紹了自己之前的工作和自己感興趣的工作，得到了霍克教授的積極回應。剛開始，李預立在霍克教授的指導下先做了一些基礎性工作，隨后得到霍克教授和中國科學院上海有機所薛小松教授的共同指導，并和西北大學的威廉·迪奇特爾課題組開展合作，用計算的方法開展反應機制方面的研究。

這項從2020年下半年開始的工作，即“全氟羧酸的低溫礦化”。針對人們通常假設的這類PFAS被分解時只能一次分解一個碳，李預立通過計算驗證了這種猜測的錯誤，并提出自己新的猜測：這種PFAS是可以一次分解2個或3個碳的，并提出全氟烯烴很可能是反應中一個重要的中間體，隨后被實驗組驗證。同時，李預立還通過自己提出的機制推測最后的產物中應該有乙醇酸。實驗證明，李預立的猜測都是正確的，實驗組最終也捕捉到了這個產物。李預立通過計算的方法為實驗指明了方向。

“很喜歡化學”的李預立非常享受化學帶給他的樂趣，除此之外，本科階段他還有其他化學論文得以發表。本科畢業后，李預立也選擇了繼續在化學領域深造。

標簽： 天津大學 加利福尼亞大學洛杉磯分校 電化學法