哈尔滨工业大学时文歆教授团队（研究组）代表性SCI论文和获奖成果盘点！

第一

团队简介

时文歆教授

时文歆，教授，博导。中国土木工程学会水工业分会第六届理事会理事；水系统智能技术研究会常务理事兼秘书长；中国环境科学学会水处理与回用专业委员会第一届常务委员会委员；住房和城乡建设部高等学校给水排水工程学科专业指导委员会秘书；全国市政工程青年学者委员会主任委员。

主要研究方向

（1）饮用水安全保障技术

（2）膜分离理论与技术

（3）污水生物处理技术

团队成员

时文歆（教授/博导）和10余名博士与硕士研究生

团队（研究组）部分成员合影

研究组特点

作为工程学科的一个研究团队，研究组坚持两条腿走路，既重视应用基础理论的研究，又兼顾工程应用中的技术创新，两者相互影响、相互渗透。研究组的理念是：源于工程实际，发现科学问题，深入理论研究，获得高水平成果；解决企业难题，在应用中创新；承担社会责任，把论文写在祖国的大地上，体现成果的应用价值。

承担的主要课题

（一）纵向课题

1．国家重点研发计划课题“雨水动态储存和净化设施效能评估与运行优化研究”（2016.7-2017.12）（课题编号2016YFC0305403）

2．国家水专项子课题“饮用水安全多级屏障技术集成与系统优化（2017.1-2020.6）（课题编号2017ZX07502003-02）

3．国家自然科学基金课题“基于微生物群体感应的菌-藻共生好氧颗粒污泥形成机理及菌-藻互作机制”（2018.01-2021.12）（课题编号51778172）

完成的水专项课题“给水系统运行特性与工艺设计技术研究（2012ZX07408-001）”和正在承担的水专项子课题“饮用水安全多级屏障技术集成与系统优化（2017ZX07502003-02）”均站在一定的高度，从优化设计和运行的角度，构建适宜的饮用水安全多级屏障技术体系，具有实际工程意义。

（二）横向课题

a.南沙新区优质饮用水安全保障技术研究

承担并完成了广东粤海水务股份有限公司、广州南沙粤海水务有限公司资助课题“南沙新区优质饮用水安全保障技术研究”。系统评价了南沙净水工艺和配水系统的优质饮用水生产与供应能力，从“源头”到“龙头”全流程查找供水系统可能存在的问题，并提出切实可行的改造和优化建议，为公司对南沙新区供水系统在运行和管理决策的制定上提供了科学依据。

b.城市饮用水嗅味控制技术研究

承担并完成了瀚蓝环境股份有限公司的“城市饮用水嗅味控制技术研究”。此外还参与了该公司资助课题“滤池反洗水直接回用的应用研究与安全性分析”。作为主要参与人，联合瀚蓝环境股份公司成功申报并建设“广东省城市水循环与水质安全保障技术企业重点实验室”。

第二

2017年发表的代表性SCI论文

(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 邵鹏辉

中文题目：二氧化硅水凝胶协助溶解-重结晶策略合成（110）晶面高度暴露的超薄氧化铁纳米片及其光催化降解双酚S的研究

摘要：本文开发了二氧化硅水凝胶协助溶解-重结晶的合成方法。基于该方法，促使氧化铁在a-b平面生长，并抑制其沿着c轴方向生长，进而成功制备出（110）晶面高度暴露的超薄氧化铁纳米片。在可见光照射下，超薄氧化铁纳米片降解双酚S的反应速率常数为0.0164 min–1，分别是氧化铁纳米颗粒和商业P25二氧化钛的16.4倍和2.6倍。超薄氧化铁纳米片的表观量子效率为3.82%，分别是氧化铁纳米颗粒和商业P25二氧化钛的4.5倍和1.9倍。超薄氧化铁纳米片光催化活性的提升归因于其独特的物理化学性质，比如快速的电子空穴分离、高的比表面积等。而这些优异的物理化学性质来源于其独特的微纳结构，即超薄的（110）晶面暴露的纳米片。此外，借助荧光光谱仪、电子自旋共振波谱仪、自由基淬灭实验等，深入探讨了双酚S的氧化机理。采用液相-质谱联用仪，对双酚S的降解产物进行了鉴定，并解析了其氧化降解路径。

（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 张志强

中文题目：钯纳米催化剂界面电子对催化还原亚硝酸盐副产物氨氮选择性的影响

摘要：催化还原去除水中硝酸盐及亚硝酸盐是一种具有良好发展前景的新兴脱氮技术。然而，反应过程中副产物氨氮的产生限制了该项技术的实际应用。本文采用表面乙醇（EtOH）或正十二硫醇（C12T）对钯纳米颗粒表面进行修饰，制备出三种不同电子结构的钯基催化剂，用于探讨催化剂界面电子对副产物氨氮选择性的影响。XPS及原位CO-DRIFTS表征表面乙醇分子修饰后的钯纳米颗粒表面电子密度增加；相反地，正十二硫醇分子修饰的钯纳米颗粒表面电子密度降低。亚硝酸盐还原实验表明，同等试验条件下，乙醇修饰的钯基催化对氨氮的选择性仅为0.31%，而正十二硫醇修饰的钯基催化剂对氨氮的选择性则为10.18%。说明钯基催化剂的表面电子结构（密度）显著影响催化剂对还原产物的选择性。热力学研究表明，当钯表面电子密度增加时，能够有效的降低亚硝酸盐还原反应的活化能，从而抑制氨氮的生成。本论文研究成果为新型低氨氮钯基催化剂的设计与合成提供了新思路。

(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 张冰

中文题目：菌藻共生系统加速好氧颗粒污泥形成过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应器中自发形成的菌-藻共生好氧颗粒污泥（ABG）的特性、污染物去除效能及微生物群落的动态变化。结果显示：菌-藻生物质聚集体快速形成，作为颗粒污泥的核心，加速了颗粒污泥的形成进程。与无光照条件下形成的好氧颗粒污泥（AGS）相比，成熟的ABG结构更为致密，粒径更大，生物质含量更多，沉降性能更好。此外，ABG产生更多的胞外聚合物（EPS），尤其是类蛋白物质，表明蛋白质在ABG形成及维持稳定方面具有重要的作用。菌藻共生系统耐温度的冲击，有效提高了有机物及N、P等污染物的去除率。高通量测序结果显示，ABG中主要有Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria和 Flavobacterium等细菌，及Chlorophyta, Trebouxiophyceae 和Bacillariophyceae等藻类的富集与生长，蓝藻所占比例较小。以上结果表明，菌藻共生系统可加速颗粒污泥的形成进程，提高系统的稳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

中文题目：阳离子染料在球形氧化铜/介孔硅纳米复合物中的强化吸附及溶液化学影响

摘要：本研究合成并表征了球形介孔硅（MCM-41）及采用CuO无机修饰的CuO/MCM-41纳米复合物。表征结果表明：CuO成功负载于球形CuO/MCM-41纳米复合物内部。尤为重要的是，负载CuO对阳离子染料结晶紫和亚甲基蓝有显著促进效应。两种测试染料在合成吸附剂中的吸附动力学能很好地符合拟二级动力学模型和Weber内扩散模型。依据Langmuir等温吸附模型，CuO/MCM-41对结晶紫和亚甲基蓝的饱和吸附容量分别增加到 52.9mg/g 和87.8mg/g，而纯MCM-41对两者的饱和吸附容量分别为46.2mg/g和65.7mg/g。由于CuO的表面荷电效应和染料分子的质子化效应，增强吸附效应主要归因于负载氧化铜与有机阳离子染料间的静电力作用。此外，研究结果证实阳离子染料在CuO/MCM-41上的吸附受制于溶液pH和离子强度；由于CuO/MCM-41纳米复合物的介孔效应，阳离子染料的吸附过程不受共存腐殖酸的影响。

(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)。

硕士生 程骏

中文题目：季戊四醇与均苯三甲酰氯界面聚合法制备新型聚酯复合纳滤膜

摘要：采用季戊四醇作为水相单体、均苯三甲酰氯为有机相单体，以聚醚砜超滤膜为基膜制备了一种新型聚酯复合纳滤膜。通过实验条件的改良（水相及有机相单体浓度、反应时间和水相pH值），实现了对复合纳滤膜性能的优化。通过渗透实验和耐氯性实验对优化后的复合纳滤膜性能进行测试。采用红外光谱分析(ATR-FTIR)、扫描电镜分析(SEM)、原子力显微镜分析(AFM)、膜表面Zeta电位分析等科学手段对优化条件下制备的纳滤膜进行了表征。研究结果显示：优化后的复合纳滤膜对于Na2SO4溶液（1000mg/L）的截留率很高(98.1%)，但是通量相对较低[6.1L/（m2·h)]。对盐溶液的截留顺序为：Na2SO4>MgSO4>NaCl>MgCl2。可以看出，制备的聚酯复合纳滤膜为荷负电膜，这一结果与Zeta电位分析结果相一致。新制备的聚酯复合纳滤膜还表现出良好的耐氯性和长期运行稳定性。

(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)

中文题目：对哌嗪基纳滤膜表面进行丝氨醇接枝改性以提高其处理聚驱采油废水的抗污染能力

摘要：为了提高聚酰胺复合纳滤膜处理聚驱采油废水时的抗污染能力，本研究根据前期的膜污染机理研究结论，提出了一种简洁有效的纳滤膜表面改性方法。丝氨醇分子含有两个羟基，一个氨基，利用新生聚酰胺复合纳滤膜表面残余的酰氯基团与丝氨醇分子中的氨基进行酰化反应，从而将丝氨醇分子接枝到了聚酰胺复合纳滤膜表面。多种表征手段均表明这一表面改性方法能够提高膜面亲水性，降低膜面羧基密度，但不会明显改变膜面形貌。与未改性的纳滤膜相比，改性后的纳滤膜具有更强的抗污染能力，更高的膜通量和与此相当的溶质截留能力。这一改性结果对于提高纳滤膜处理聚驱采油废水的效能具有重要意义。

(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)

中文题目：Pt纳米颗粒负载于氨基功能化SBA-15用于催化去除水中溴酸盐

摘要：以SBA-15及氨基功能化的NH2-SBA-15为载体，制备出不同负载率的Pt纳米催化剂，用于催化还原去除水中溴酸根离子。研究结果表明 Pt@NH2-SBA-15催化剂的催化活性均高于同负载率的Pt@SBA-15催化剂。Zeta 电位分析表明，氨基功能化后能够有效提高SBA-15的等电点，强化催化剂对溴酸根的吸附，进而提高溴酸盐去除速率。

（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)

博士生张瑞君

中文题目：基于4 -二甲基氨基吡啶（DMAP）催化作用的界面聚合法（以丝氨醇和均苯三甲酰氯为聚合单体）制备新型聚酯酰胺复合纳滤膜

摘要：为了实现聚酰胺材料和聚酯材料的优势互补，本实验以包含羟基和氨基的丝氨醇（Serinol）作为水相单体，以4-二甲氨基吡啶（DMAP）为催化剂，通过与有机相单体均苯三甲酰氯（TMC）在超滤膜上的界面聚合反应制备了具有特殊结构和性质的聚酯酰胺复合纳滤膜。实验中通过工艺参数的调整优化了制膜条件。根据单体结构特点，将实际发生的聚合反应划分为四个基本反应模式。X射线光电子能谱（XPS）和傅里叶转换红外光谱（ATR-FTIR）的表征结果证明优化条件下制备的纳滤膜具有部分交联的活性层结构，活性层中同时含有酯键、酰胺键和残余羟基。采用场发射扫描电镜（FESEM）和原子力显微镜（AFM）进行的形貌分析表明该纳滤膜的膜面为颗粒状结构，这与传统的聚酰胺复合纳滤膜明显不同。接触角测定仪和膜面电位测定仪对优化条件下制备的聚酯酰胺纳滤膜测试表明丝氨醇中的羟基和氨基与TMC中的酰氯发生反应后生成了酯键和酰胺键，同时会有部分羟基和酰氯未参与反应，残留的羟基明显地强化了膜面亲水性，使得该纳滤膜的接触角仅为37.78°，残留的酰氯遇水水解转化为羧基，这些羧基导致该纳滤膜具有明显的电负性，其zeta电位在整个pH测试范围（3~10）内均为负值。优化条件下制备的纳滤膜截留分子量约为474 Da，0.5MPa时的纯水通量约为6 L/(m2·h·bar)，对Na2SO4、 MgSO4、NaCl和MgCl2的截留率分别为96.27%、83.92%、58.68%和28.76%。此外，该新型聚酯酰胺纳滤膜还表现出更强的抗污染能力。

第三

团队获奖情况

1、研究组的成绩源于课题组良好的学术氛围，源于每一位硕博士生个人的努力。课题组博士生邵鹏辉同学攻读博士期间曾荣获黑龙江省普通高等学校“三好学生”、哈尔滨工业大学第八届研究生“十佳英才”奖、哈尔滨工业大学“优秀毕业生”等称号，获国家奖学金、哈尔滨工业大学春晖创新成果三等奖等。

北上求学，破茧成蝶

2013年3月，带着对科研的憧憬，邵鹏辉踏入了哈工大市政学院，博士研究生之旅正式起航。陌生的领域，不曾降低他科研的热忱；渺茫的前路，不曾动摇他坚定的信念。在老师们的引导与鼓励下，他毅然选择了一个极具挑战性的研究方向——水处理功能材料设计与制备。晦涩的专业词汇让他迷茫、繁琐的制备过程让他苦恼，科研之路荆棘满满，唯有将勤奋化为宝剑，用努力编制战袍，才能破茧成蝶、展翅飞翔。通过2年的坚持与努力，在2015年，他的第一篇论文终于发表在国际期刊Applied Surface Science（IF=3.387）上。目前，该论文已被同行引用34次。受此鼓舞，他更加努力学习，几乎把所有的课余时间都投入到实验中。经过几个月的实验，他通过改变实验条件实现了在石墨烯片上赤铁矿的原位可控生长，成功制备了系列不同形貌赤铁矿/石墨烯复合可见光光催化剂，阐明了材料微观结构与宏观催化效能之间的内在联系，相关研究成果发表在国际知名期刊Nanoscale上（IF=7.367），并被编辑选为亮点论文（Featured Article），以背封面（Back Cover）的形式进行了报道。在此基础上，他进一步提出了“丙三醇协助自组装”的合成策略，制备了高活性的二氧化钛纳米晶/石墨烯复合光催化剂。相关研究成果发表于国际知名期刊Journal of Materials Chemistry A（IF=8.867）。围绕着可见光催化降解水中有机污染物这个主题，他还提出了“二氧化硅软模板法”制备单分散赤铁矿中空球的策略。相关研究结果发表于国际知名期刊Journal of Materials Chemistry A（IF=8.867），并被编辑选为亮点论文（Featured Article），以背封面（Back Cover）的形式进行了报道。同时，他还发现二氧化硅在水热条件下会原位生成二氧化硅水凝胶，进而提出了“二氧化硅水凝胶协助溶解重结晶”的合成策略，成功制备出了高可见光活性的超薄（110）晶面暴露的氧化铁纳米片。该研究成果发表在国际知名期刊Chemical Engineering Journal（IF=6.216）。在科研工作中，他还积极参与国际同行合作，与澳大利亚科廷大学Shaobin Wang 教授（环境催化领域国际著名学者，H因子59）建立了合作关系，在非金属催化过硫酸盐氧化去除有机物污染物方面取得了重要进展，相关成果发表在国际知名期刊Advanced Functional Materials（IF=12.124，Front Cover）和 Journal of Hazardous Materials （IF=6.605）上。

思想交换，乐在其中

邵鹏辉喜欢与师弟师妹探讨课题，交流见解，交换思想。此外，他积极协助他们解决了科学实验中诸多问题。至今，他已协助课题组老师直接指导了4名硕士研究生，其中2人在毕业答辩中获得优秀。同时，他分别以共同第1作者、第3作者、第4作者的身份与师弟师妹们合作发表SCI论文3篇。作为课题组中的高年级师兄，他心系师弟师妹们的身心健康，科研之余，他经常组织师弟师妹们聚餐、运动等，以缓解紧张的科研工作所带来的压力。让课题组充满温暖和微笑，是他最朴实的想法和愿望，也是他博士生活中最大的幸福。

科研逐梦，乘风破浪

科研之旅早已出发，成果之树已有果实，但邵鹏辉坚信远方的风景更加美丽！为了科研的梦想，为了给实际水处理工程提供绿色、高效、稳定的功能材料，他将笃定前行，努力奋斗！路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！

2、2017年10月召开的第二届“全国高等学校给排水相关专业在校生成果展示会”，研究组博士生邵鹏辉的发明专利“一种调控α-Fe2O3/石墨烯复合材料的方法”获得最佳专利奖金奖。研究组博士生张瑞君的成果“以新型高通量、抗污染、耐氧化含氟聚酯酰胺纳滤膜为核心的健康直饮水纳滤装置”和博士生张志强参与的成果“用于含油水处理的高通量选择润湿性通孔膜”分获最佳产品奖银奖。

全国高等学校给排水相关专业在校生成果展示会部分获奖学生合影

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