哈爾濱工業(yè)大學時文歆教授團隊（研究組）代表性SCI論文和獲獎成果盤點！

第一

團隊簡介

時文歆教授

時文歆，教授，博導。中國土木工程學會水工業(yè)分會第六屆理事會理事；水系統(tǒng)智能技術研究會常務理事兼秘書長；中國環(huán)境科學學會水處理與回用專業(yè)委員會第一屆常務委員會委員；住房和城鄉(xiāng)建設部高等學校給水排水工程學科專業(yè)指導委員會秘書；全國市政工程青年學者委員會主任委員。

主要研究方向

（1）飲用水安全保障技術

（2）膜分離理論與技術

（3）污水生物處理技術

團隊成員

時文歆（教授/博導）和10余名博士與碩士研究生

團隊（研究組）部分成員合影

研究組特點

作為工程學科的一個研究團隊，研究組堅持兩條腿走路，既重視應用基礎理論的研究，又兼顧工程應用中的技術創(chuàng)新，兩者相互影響、相互滲透。研究組的理念是：源于工程實際，發(fā)現(xiàn)科學問題，深入理論研究，獲得高水平成果；解決企業(yè)難題，在應用中創(chuàng)新；承擔社會責任，把論文寫在祖國的大地上，體現(xiàn)成果的應用價值。

承擔的主要課題

（一）縱向課題

1．國家重點研發(fā)計劃課題“雨水動態(tài)儲存和凈化設施效能評估與運行優(yōu)化研究”（2016.7-2017.12）（課題編號2016YFC0305403）

2．國家水專項子課題“飲用水安全多級屏障技術集成與系統(tǒng)優(yōu)化（2017.1-2020.6）（課題編號2017ZX07502003-02）

3．國家自然科學基金課題“基于微生物群體感應的菌-藻共生好氧顆粒污泥形成機理及菌-藻互作機制”（2018.01-2021.12）（課題編號51778172）

完成的水專項課題“給水系統(tǒng)運行特性與工藝設計技術研究（2012ZX07408-001）”和正在承擔的水專項子課題“飲用水安全多級屏障技術集成與系統(tǒng)優(yōu)化（2017ZX07502003-02）”均站在一定的高度，從優(yōu)化設計和運行的角度，構建適宜的飲用水安全多級屏障技術體系，具有實際工程意義。

（二）橫向課題

a.南沙新區(qū)優(yōu)質飲用水安全保障技術研究

承擔并完成了廣東粵海水務股份有限公司、廣州南沙粵海水務有限公司資助課題“南沙新區(qū)優(yōu)質飲用水安全保障技術研究”。系統(tǒng)評價了南沙凈水工藝和配水系統(tǒng)的優(yōu)質飲用水生產與供應能力，從“源頭”到“龍頭”全流程查找供水系統(tǒng)可能存在的問題，并提出切實可行的改造和優(yōu)化建議，為公司對南沙新區(qū)供水系統(tǒng)在運行和管理決策的制定上提供了科學依據。

b.城市飲用水嗅味控制技術研究

承擔并完成了瀚藍環(huán)境股份有限公司的“城市飲用水嗅味控制技術研究”。此外還參與了該公司資助課題“濾池反洗水直接回用的應用研究與安全性分析”。作為主要參與人，聯(lián)合瀚藍環(huán)境股份公司成功申報并建設“廣東省城市水循環(huán)與水質安全保障技術企業(yè)重點實驗室”。

第二

2017年發(fā)表的代表性SCI論文

(1)Penghui Shao, Zhijun Ren, Jiayu Tian*, Shanshan Gao, Xubiao Luo, Wenxin Shi*, Boyin Yan, Jian Li, Fuyi Cui. Silica hydrogel-mediated dissolution-recrystallization strategy for synthesis of ultrathin α-Fe2O3 nanosheets with highly exposed (110) facets: A superior photocatalyst for degradation of bisphenol S. Chemical Engineering Journal 323 (2017) 64-73. (IF: 6.216)

博士生 邵鵬輝

中文題目：二氧化硅水凝膠協(xié)助溶解-重結晶策略合成（110）晶面高度暴露的超薄氧化鐵納米片及其光催化降解雙酚S的研究

摘要：本文開發(fā)了二氧化硅水凝膠協(xié)助溶解-重結晶的合成方法�；�于該方法，促使氧化鐵在a-b平面生長，并抑制其沿著c軸方向生長，進而成功制備出（110）晶面高度暴露的超薄氧化鐵納米片。在可見光照射下，超薄氧化鐵納米片降解雙酚S的反應速率常數(shù)為0.0164 min–1，分別是氧化鐵納米顆粒和商業(yè)P25二氧化鈦的16.4倍和2.6倍。超薄氧化鐵納米片的表觀量子效率為3.82%，分別是氧化鐵納米顆粒和商業(yè)P25二氧化鈦的4.5倍和1.9倍。超薄氧化鐵納米片光催化活性的提升歸因于其獨特的物理化學性質，比如快速的電子空穴分離、高的比表面積等。而這些優(yōu)異的物理化學性質來源于其獨特的微納結構，即超薄的（110）晶面暴露的納米片。此外，借助熒光光譜儀、電子自旋共振波譜儀、自由基淬滅實驗等，深入探討了雙酚S的氧化機理。采用液相-質譜聯(lián)用儀，對雙酚S的降解產物進行了鑒定，并解析了其氧化降解路徑。

（2）Zhiqiang Zhang, Wenxin Shi*, Wei Wang, Yongpeng Xu, Xian Bao, Ruijun Zhang, Bing Zhang, Yuan Guo and Fuyi Cui*. Interfacial electronic effects of palladium nanocatalysts on the by-product ammonia selectivity during nitrite catalytic reduction. Environmental Science: Nano (2017). (IF: 6.047)

博士生 張志強

中文題目：鈀納米催化劑界面電子對催化還原亞硝酸鹽副產物氨氮選擇性的影響

摘要：催化還原去除水中硝酸鹽及亞硝酸鹽是一種具有良好發(fā)展前景的新興脫氮技術。然而，反應過程中副產物氨氮的產生限制了該項技術的實際應用。本文采用表面乙醇（EtOH）或正十二硫醇（C12T）對鈀納米顆粒表面進行修飾，制備出三種不同電子結構的鈀基催化劑，用于探討催化劑界面電子對副產物氨氮選擇性的影響。XPS及原位CO-DRIFTS表征表面乙醇分子修飾后的鈀納米顆粒表面電子密度增加；相反地，正十二硫醇分子修飾的鈀納米顆粒表面電子密度降低。亞硝酸鹽還原實驗表明，同等試驗條件下，乙醇修飾的鈀基催化對氨氮的選擇性僅為0.31%，而正十二硫醇修飾的鈀基催化劑對氨氮的選擇性則為10.18%。說明鈀基催化劑的表面電子結構（密度）顯著影響催化劑對還原產物的選擇性。熱力學研究表明，當鈀表面電子密度增加時，能夠有效的降低亞硝酸鹽還原反應的活化能，從而抑制氨氮的生成。本論文研究成果為新型低氨氮鈀基催化劑的設計與合成提供了新思路。

(3)Bing Zhang,Piet N.L. Lens, Wenxin Shi*, Ruijun Zhang, Zhiqiang Zhang, Yuan Guo, Xian Bao, Fuyi Cui*. Enhancement of aerobic granulation and nutrient removal by an algal–bacterial consortium in a lab-scale photobioreactor. Chemical Engineering Journal 334 (2018) 2373-2382. (IF: 6.216)

博士生 張冰

中文題目：菌藻共生系統(tǒng)加速好氧顆粒污泥形成過程及提高污染物去除效能研究

摘要：本文主要研究光生物反應器中自發(fā)形成的菌-藻共生好氧顆粒污泥（ABG）的特性、污染物去除效能及微生物群落的動態(tài)變化。結果顯示：菌-藻生物質聚集體快速形成，作為顆粒污泥的核心，加速了顆粒污泥的形成進程。與無光照條件下形成的好氧顆粒污泥（AGS）相比，成熟的ABG結構更為致密，粒徑更大，生物質含量更多，沉降性能更好。此外，ABG產生更多的胞外聚合物（EPS），尤其是類蛋白物質，表明蛋白質在ABG形成及維持穩(wěn)定方面具有重要的作用。菌藻共生系統(tǒng)耐溫度的沖擊，有效提高了有機物及N、P等污染物的去除率。高通量測序結果顯示，ABG中主要有Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria和 Flavobacterium等細菌，及Chlorophyta, Trebouxiophyceae 和Bacillariophyceae等藻類的富集與生長，藍藻所占比例較小。以上結果表明，菌藻共生系統(tǒng)可加速顆粒污泥的形成進程，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性及污染物的去除率。

(4) Zhijie Liang, Zhiwei Zhao*, Tianyi Sun, Wenxin Shi*, Fuyi Cui. Enhanced adsorption of the cationic dyes in the spherical CuO/meso-silica nano composite and impact of solution chemistry. Journal of Colloid and Interface Science 485 (2017): 192-200. (IF=4.233)

博士生 梁志杰

中文題目：陽離子染料在球形氧化銅/介孔硅納米復合物中的強化吸附及溶液化學影響

摘要：本研究合成并表征了球形介孔硅（MCM-41）及采用CuO無機修飾的CuO/MCM-41納米復合物。表征結果表明：CuO成功負載于球形CuO/MCM-41納米復合物內部。尤為重要的是，負載CuO對陽離子染料結晶紫和亞甲基藍有顯著促進效應。兩種測試染料在合成吸附劑中的吸附動力學能很好地符合擬二級動力學模型和Weber內擴散模型。依據Langmuir等溫吸附模型，CuO/MCM-41對結晶紫和亞甲基藍的飽和吸附容量分別增加到 52.9mg/g 和87.8mg/g，而純MCM-41對兩者的飽和吸附容量分別為46.2mg/g和65.7mg/g。由于CuO的表面荷電效應和染料分子的質子化效應，增強吸附效應主要歸因于負載氧化銅與有機陽離子染料間的靜電力作用。此外，研究結果證實陽離子染料在CuO/MCM-41上的吸附受制于溶液pH和離子強度；由于CuO/MCM-41納米復合物的介孔效應，陽離子染料的吸附過程不受共存腐殖酸的影響。

(5)Jun Cheng, Wenxin Shi*, Lanhe Zhang*, Ruijun Zhang. A novel polyester composite nanofiltration membrane formed by interfacial polymerization of pentaerythritol (PE) and trimesoyl chloride (TMC). Applied Surface Science 416 (2017): 152-159. (IF: 3.387)。

碩士生 程駿

中文題目：季戊四醇與均苯三甲酰氯界面聚合法制備新型聚酯復合納濾膜

摘要：采用季戊四醇作為水相單體、均苯三甲酰氯為有機相單體，以聚醚砜超濾膜為基膜制備了一種新型聚酯復合納濾膜。通過實驗條件的改良（水相及有機相單體濃度、反應時間和水相pH值），實現(xiàn)了對復合納濾膜性能的優(yōu)化。通過滲透實驗和耐氯性實驗對優(yōu)化后的復合納濾膜性能進行測試。采用紅外光譜分析(ATR-FTIR)、掃描電鏡分析(SEM)、原子力顯微鏡分析(AFM)、膜表面Zeta電位分析等科學手段對優(yōu)化條件下制備的納濾膜進行了表征。研究結果顯示：優(yōu)化后的復合納濾膜對于Na2SO4溶液（1000mg/L）的截留率很高(98.1%)，但是通量相對較低[6.1L/（m2·h)]。對鹽溶液的截留順序為：Na2SO4>MgSO4>NaCl>MgCl2�？梢钥闯觯�制備的聚酯復合納濾膜為荷負電膜，這一結果與Zeta電位分析結果相一致。新制備的聚酯復合納濾膜還表現(xiàn)出良好的耐氯性和長期運行穩(wěn)定性。

(6)Ruijun Zhang, Shuili Yu*, Wenxin Shi*, et al. Surface modification of piperazine-based nanofiltration membranes with serinol for enhanced antifouling properties in polymer flooding produced water treatment. RSC Advances 7.77 (2017): 48904-48912. (IF: 3.108)

中文題目：對哌嗪基納濾膜表面進行絲氨醇接枝改性以提高其處理聚驅采油廢水的抗污染能力

摘要：為了提高聚酰胺復合納濾膜處理聚驅采油廢水時的抗污染能力，本研究根據前期的膜污染機理研究結論，提出了一種簡潔有效的納濾膜表面改性方法。絲氨醇分子含有兩個羥基，一個氨基，利用新生聚酰胺復合納濾膜表面殘余的酰氯基團與絲氨醇分子中的氨基進行�；�反應，從而將絲氨醇分子接枝到了聚酰胺復合納濾膜表面。多種表征手段均表明這一表面改性方法能夠提高膜面親水性，降低膜面羧基密度，但不會明顯改變膜面形貌。與未改性的納濾膜相比，改性后的納濾膜具有更強的抗污染能力，更高的膜通量和與此相當?shù)娜苜|截留能力。這一改性結果對于提高納濾膜處理聚驅采油廢水的效能具有重要意義。

(7)Zhiqiang Zhang, Jun Cheng, Yan Luo, Wenxin Shi*, Wei Wang, Bing Zhang, Ruijun Zhang, Xian Bao, Yuan Guo, Fuyi Cui*. Pt nanoparticles supported on amino-functionalized SBA-15 for enhanced aqueous bromate catalytic reduction. Catalysis Communications 105 (2018) 11-15. (IF: 3.330)

中文題目：Pt納米顆粒負載于氨基功能化SBA-15用于催化去除水中溴酸鹽

摘要：以SBA-15及氨基功能化的NH2-SBA-15為載體，制備出不同負載率的Pt納米催化劑，用于催化還原去除水中溴酸根離子。研究結果表明 Pt@NH2-SBA-15催化劑的催化活性均高于同負載率的Pt@SBA-15催化劑。Zeta 電位分析表明，氨基功能化后能夠有效提高SBA-15的等電點，強化催化劑對溴酸根的吸附，進而提高溴酸鹽去除速率。

（8）Ruijun Zhang, Shuili Yu*, Wenxin Shi*, et al. A novel polyesteramide thin film composite nanofiltration membrane prepared by interfacial polymerization of serinol and trimesoyl chloride (TMC) catalyzed by 4‑dimethylaminopyridine (DMAP). Journal of Membrane Science 542 (2017): 68-80. (IF: 6.035)

博士生張瑞君

中文題目：基于4 -二甲基氨基吡啶（DMAP）催化作用的界面聚合法（以絲氨醇和均苯三甲酰氯為聚合單體）制備新型聚酯酰胺復合納濾膜

摘要：為了實現(xiàn)聚酰胺材料和聚酯材料的優(yōu)勢互補，本實驗以包含羥基和氨基的絲氨醇（Serinol）作為水相單體，以4-二甲氨基吡啶（DMAP）為催化劑，通過與有機相單體均苯三甲酰氯（TMC）在超濾膜上的界面聚合反應制備了具有特殊結構和性質的聚酯酰胺復合納濾膜。實驗中通過工藝參數(shù)的調整優(yōu)化了制膜條件。根據單體結構特點，將實際發(fā)生的聚合反應劃分為四個基本反應模式。X射線光電子能譜（XPS）和傅里葉轉換紅外光譜（ATR-FTIR）的表征結果證明優(yōu)化條件下制備的納濾膜具有部分交聯(lián)的活性層結構，活性層中同時含有酯鍵、酰胺鍵和殘余羥基。采用場發(fā)射掃描電鏡（FESEM）和原子力顯微鏡（AFM）進行的形貌分析表明該納濾膜的膜面為顆粒狀結構，這與傳統(tǒng)的聚酰胺復合納濾膜明顯不同。接觸角測定儀和膜面電位測定儀對優(yōu)化條件下制備的聚酯酰胺納濾膜測試表明絲氨醇中的羥基和氨基與TMC中的酰氯發(fā)生反應后生成了酯鍵和酰胺鍵，同時會有部分羥基和酰氯未參與反應，殘留的羥基明顯地強化了膜面親水性，使得該納濾膜的接觸角僅為37.78°，殘留的酰氯遇水水解轉化為羧基，這些羧基導致該納濾膜具有明顯的電負性，其zeta電位在整個pH測試范圍（3~10）內均為負值。優(yōu)化條件下制備的納濾膜截留分子量約為474 Da，0.5MPa時的純水通量約為6 L/(m2·h·bar)，對Na2SO4、 MgSO4、NaCl和MgCl2的截留率分別為96.27%、83.92%、58.68%和28.76%。此外，該新型聚酯酰胺納濾膜還表現(xiàn)出更強的抗污染能力。

第三

團隊獲獎情況

1、研究組的成績源于課題組良好的學術氛圍，源于每一位碩博士生個人的努力。課題組博士生邵鵬輝同學攻讀博士期間曾榮獲黑龍江省普通高等學校“三好學生”、哈爾濱工業(yè)大學第八屆研究生“十佳英才”獎、哈爾濱工業(yè)大學“優(yōu)秀畢業(yè)生”等稱號，獲國家獎學金、哈爾濱工業(yè)大學春暉創(chuàng)新成果三等獎等。

北上求學，破繭成蝶

2013年3月，帶著對科研的憧憬，邵鵬輝踏入了哈工大市政學院，博士研究生之旅正式起航。陌生的領域，不曾降低他科研的熱忱；渺茫的前路，不曾動搖他堅定的信念。在老師們的引導與鼓勵下，他毅然選擇了一個極具挑戰(zhàn)性的研究方向——水處理功能材料設計與制備�；逎�的專業(yè)詞匯讓他迷茫、繁瑣的制備過程讓他苦惱，科研之路荊棘滿滿，唯有將勤奮化為寶劍，用努力編制戰(zhàn)袍，才能破繭成蝶、展翅飛翔。通過2年的堅持與努力，在2015年，他的第一篇論文終于發(fā)表在國際期刊Applied Surface Science（IF=3.387）上。目前，該論文已被同行引用34次。受此鼓舞，他更加努力學習，幾乎把所有的課余時間都投入到實驗中。經過幾個月的實驗，他通過改變實驗條件實現(xiàn)了在石墨烯片上赤鐵礦的原位可控生長，成功制備了系列不同形貌赤鐵礦/石墨烯復合可見光光催化劑，闡明了材料微觀結構與宏觀催化效能之間的內在聯(lián)系，相關研究成果發(fā)表在國際知名期刊Nanoscale上（IF=7.367），并被編輯選為亮點論文（Featured Article），以背封面（Back Cover）的形式進行了報道。在此基礎上，他進一步提出了“丙三醇協(xié)助自組裝”的合成策略，制備了高活性的二氧化鈦納米晶/石墨烯復合光催化劑。相關研究成果發(fā)表于國際知名期刊Journal of Materials Chemistry A（IF=8.867）。圍繞著可見光催化降解水中有機污染物這個主題，他還提出了“二氧化硅軟模板法”制備單分散赤鐵礦中空球的策略。相關研究結果發(fā)表于國際知名期刊Journal of Materials Chemistry A（IF=8.867），并被編輯選為亮點論文（Featured Article），以背封面（Back Cover）的形式進行了報道。同時，他還發(fā)現(xiàn)二氧化硅在水熱條件下會原位生成二氧化硅水凝膠，進而提出了“二氧化硅水凝膠協(xié)助溶解重結晶”的合成策略，成功制備出了高可見光活性的超�。�110）晶面暴露的氧化鐵納米片。該研究成果發(fā)表在國際知名期刊Chemical Engineering Journal（IF=6.216）。在科研工作中，他還積極參與國際同行合作，與澳大利亞科廷大學Shaobin Wang 教授（環(huán)境催化領域國際著名學者，H因子59）建立了合作關系，在非金屬催化過硫酸鹽氧化去除有機物污染物方面取得了重要進展，相關成果發(fā)表在國際知名期刊Advanced Functional Materials（IF=12.124，F(xiàn)ront Cover）和 Journal of Hazardous Materials （IF=6.605）上。

思想交換，樂在其中

邵鵬輝喜歡與師弟師妹探討課題，交流見解，交換思想。此外，他積極協(xié)助他們解決了科學實驗中諸多問題。至今，他已協(xié)助課題組老師直接指導了4名碩士研究生，其中2人在畢業(yè)答辯中獲得優(yōu)秀。同時，他分別以共同第1作者、第3作者、第4作者的身份與師弟師妹們合作發(fā)表SCI論文3篇。作為課題組中的高年級師兄，他心系師弟師妹們的身心健康，科研之余，他經常組織師弟師妹們聚餐、運動等，以緩解緊張的科研工作所帶來的壓力。讓課題組充滿溫暖和微笑，是他最樸實的想法和愿望，也是他博士生活中最大的幸福。

科研逐夢，乘風破浪

科研之旅早已出發(fā)，成果之樹已有果實，但邵鵬輝堅信遠方的風景更加美麗！為了科研的夢想，為了給實際水處理工程提供綠色、高效、穩(wěn)定的功能材料，他將篤定前行，努力奮斗！路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索！

2、2017年10月召開的第二屆“全國高等學校給排水相關專業(yè)在校生成果展示會”，研究組博士生邵鵬輝的發(fā)明專利“一種調控α-Fe2O3/石墨烯復合材料的方法”獲得最佳專利獎金獎。研究組博士生張瑞君的成果“以新型高通量、抗污染、耐氧化含氟聚酯酰胺納濾膜為核心的健康直飲水納濾裝置”和博士生張志強參與的成果“用于含油水處理的高通量選擇潤濕性通孔膜”分獲最佳產品獎銀獎。

全國高等學校給排水相關專業(yè)在校生成果展示會部分獲獎學生合影

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