蔡卫权课题组制备具有独特N-、S-双掺杂结构且吸附性能优异的碳材料

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价格低廉且稳定性高的碳材料是重金属废水处理领域的重要吸附材料。最近，我院清洁工艺与材料化工实验室基于理论计算，提出了一种温和、快速的碳化方法制备具有独特N-、S-双掺杂结构且吸附性能优异的碳材料；相关成果以“Constructing the frustrated Lewis pairs within N,S-codoped carbon to reveal the role of adjacent heteroatom sites for highly effective removal of heavy metal ions”为题，发表于国际著名化工期刊《Chemical Engineering Journal》上，该实验室团队负责人蔡卫权教授为通讯作者，广州大学为第一作者/通讯作者单位。

       杂原子掺杂策略常用于改善碳材料对废水中重金属离子的吸附性能。但是，相关理论研究指导的缺乏限制了该策略的应用和发展。为此，本研究首先使用理论计算，预测出短距离的N和S位点是N,S共掺杂碳具有比上述单一原子掺杂碳更高吸附容量的关键因素之一。受此启发，本研究随后提出了一种超快、低能耗的杂原子掺杂碳材料制备的新方法，实现了10s内从低共熔溶剂合成N,S共掺杂碳材料。得益于独特的双杂原子吸附位点，所制备的N,S共掺杂碳材料对有毒Cr(VI)污染物的吸附容量可达564.7 mg/g，显著高于单掺杂碳（396.2 mg/g）和纯碳（186.4 mg/g）的吸附容量。实验研究和进一步的理论计算表明，临近的双杂原子位点可以形成受阻路易斯酸碱对（FLP）。由于位点和离子间强化的电子转移效应，该类FLP型位点可显著促进Cr(VI)离子的吸附和还原。这项工作为具有优异重金属离子吸附性能碳基材料的设计和合成提供了借鉴，具有较高的学术价值和应用价值。

相邻N,S共掺杂碳强烈吸附水中污染物Cr(VI)离子示意图

       蔡卫权教授研究团队近年来致力于从事先进环境净化材料和资源化工等领域的研究工作，先后获得了国家自然科学基金面上项目/青年基金、广东省自然科学基金/联合基金、广东省农村科技特派员项目、广州大学百人计划学术带头人项目等的支持。
       文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130153。
       文章来源：广州大学
       蔡卫权，男，1973年8月生，现为广州大学化学化工学院教授、百人计划学术带头人、副院长，美国肯特州立大学访问学者，入选教育部新世纪优秀人才支持计划和武汉市黄鹤英才（科技）计划，目前主要从事多孔金属氧化物的清洁制备及其吸附和催化性能研究。主持包括国家自然科学基金面上项目在内的各类纵向与横向项目20余项；发表论文百余篇，其中SCI收录53篇（含影响因子>3的论文30篇）、EI收录45篇，SCI他引1200多次，5篇论文曾入选ESI高被引论文，3篇论文分获湖北省自然科学优秀学术论文二等奖、三等奖和武汉市自然科学优秀学术论文三等奖；申请国家发明专利70项，获授权国家发明专利24项、实用新型专利2项；获湖北省科技进步三等奖1项。兼任湖北省化学化工学会理事、国际期刊Journal of Encapsulation and Adsorption Sciences编委；任JACS, Energ. Environ. Sci., Nano Energy, ChemComm, J. Mater. Chem. (A),化工学报等54种国内外期刊的审稿人；为国家科技奖、国家自然科学基金、国家留学基金和高校博士点基金等评审专家。