1月8日上午，2018年度國家科技獎勵大會在人民大會堂隆重舉行。中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心劉景富研究員主持的“納米材料的選擇性吸附環(huán)境污染物機理及水相分離功能調(diào)控”項目榮獲國家自然科學(xué)二等獎。項目的主要完成人有中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心劉景富研究員、蔡亞岐研究員、劉倩研究員、趙宗山研究員、江桂斌院士。

該項目屬于環(huán)境科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域。水環(huán)境中的持久性有毒污染物嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境與人體健康，高效分離富集和去除這些微量污染物的方法是研究其環(huán)境行為與效應(yīng)并發(fā)展污染防治技術(shù)的重要基礎(chǔ)，也是我國環(huán)境與人體健康保護(hù)的重大需求。納米材料在水中污染物的高效吸附去除等方面具有巨大的潛力，選擇性吸附目標(biāo)污染物和水相分離功能是決定納米材料吸附去除水中污染物性能的關(guān)鍵因子。該項目以納米材料的選擇性吸附污染物原理和水相分離功能調(diào)控等前沿科學(xué)問題為核心，系統(tǒng)研究了納米材料吸附污染物的分子作用機制與調(diào)控以及納米材料的水相分離富集和回收等關(guān)鍵難題，取得了以下重要發(fā)現(xiàn)：

1.揭示了納米材料對不同類型污染物的選擇性吸附原理。構(gòu)建了具有不同表面電荷、絡(luò)合能力和疏水性等表面特性的納米吸附劑，發(fā)現(xiàn)這些吸附劑的表面結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)性質(zhì)決定了其對不同金屬離子和不同類型有機污染物的吸附性能，揭示了納米材料對污染物的選擇性吸附作用機制，為設(shè)計制備選擇性吸附目標(biāo)污染物的納米材料提供了理論依據(jù)。

2.闡明了磁性納米材料的水相分離性能及選擇性吸附功能的調(diào)控機制，構(gòu)建了兼具選擇性吸附和水相分離功能的系列磁性納米材料。發(fā)現(xiàn)Fe3O4納米材料可在重復(fù)使用中保持優(yōu)異的選擇性吸附和磁性分離功能;通過改性或表面修飾增加磁性納米材料選擇性吸附目標(biāo)物的表面官能團(tuán)，可顯著提高其選擇性吸附目標(biāo)污染物的能力，消除水環(huán)境中大量共存物質(zhì)的干擾。構(gòu)建了選擇性吸附去除砷、氟、全氟化合物、烷基酚類內(nèi)分泌干擾物等典型污染物的系列磁性納米材料，突破了納米材料高效選擇性吸附水環(huán)境中微量污染物和水相分離的難題。

3.發(fā)現(xiàn)了基于濁點萃取調(diào)控納米材料水相分離功能的新原理，創(chuàng)建了基于該原理分離回收納米材料的新方法。發(fā)現(xiàn)了利用濁點萃取調(diào)控納米材料水相分離功能的新途徑，并揭示了其通過形成非離子表面活性劑-納米材料膠團(tuán)復(fù)合結(jié)構(gòu)而實現(xiàn)水相分離的作用原理?；谠撛韯?chuàng)建的萃取痕量納米材料的新方法，可富集不同粒徑、化學(xué)組成和表面修飾的納米材料并保持其原有形貌和尺寸特征，為納米材料的分離回收及環(huán)境行為與效應(yīng)研究提供了關(guān)鍵技術(shù)。

研究成果發(fā)表在 Environ. Sci. Technol. 等本領(lǐng)域著名 SCI 期刊，得到國際同行廣泛引用，豐富了納米材料功能化修飾和水相分離調(diào)控理論，在國際上引領(lǐng)了磁性納米材料選擇性吸附污染物及納米材料濁點萃取分離等研究方向，創(chuàng)建的納米材料濁點萃取分離富集方法在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用并取得重要學(xué)術(shù)成果，推動了環(huán)境科學(xué)與技術(shù)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展。8篇代表性論文被 SCI 他引1552次，其中4篇的單篇 SCI 他引超過200次(單篇最高 SCI 他引428次)，6篇入選 ESI 高被引論文，1篇獲 J. Chromatogr. A 高引用論文獎。項目獲授權(quán)發(fā)明專利3件。項目完成人獲得全國百篇優(yōu)秀博士學(xué)位論文(3人)、國家杰出青年科學(xué)基金(2人)、國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金(1人)，受聘 Environ. Sci. Technol. ， Nanolmpact 等4個 SCI 期刊主編和副主編，入選 Elsevier 高引用論文作者榜單(2人)。