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

第一

團(tuán)隊簡介

時文歆教授

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

主要研究方向

（1）飲用水安全保障技術(shù)

（2）膜分離理論與技術(shù)

（3）污水生物處理技術(shù)

團(tuán)隊成員

時文歆（教授/博導(dǎo)）和10余名博士與碩士研究生

團(tuán)隊（研究組）部分成員合影

研究組特點

作為工程學(xué)科的一個研究團(tuán)隊，研究組堅持兩條腿走路，既重視應(yīng)用基礎(chǔ)理論的研究，又兼顧工程應(yīng)用中的技術(shù)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(xué)問題，深入理論研究，獲得高水平成果；解決企業(yè)難題，在應(yīng)用中創(chuàng)新；承擔(dān)社會責(zé)任，把論文寫在祖國的大地上，體現(xiàn)成果的應(yīng)用價值。

承擔(dān)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(shè)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(shù)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(xué)基金課題“基于微生物群體感應(yīng)的菌-藻共生好氧顆粒污泥形成機(jī)理及菌-藻互作機(jī)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(shè)計技術(shù)研究（2012ZX07408-001）”和正在承擔(dān)的水專項子課題“飲用水安全多級屏障技術(shù)集成與系統(tǒng)優(yōu)化（2017ZX07502003-02）”均站在一定的高度，從優(yōu)化設(shè)計和運行的角度，構(gòu)建適宜的飲用水安全多級屏障技術(shù)體系，具有實際工程意義。

（二）橫向課題

a.南沙新區(qū)優(yōu)質(zhì)飲用水安全保障技術(shù)研究

承擔(dān)并完成了廣東粵海水務(wù)股份有限公司、廣州南沙粵海水務(wù)有限公司資助課題“南沙新區(qū)優(yōu)質(zhì)飲用水安全保障技術(shù)研究”。系統(tǒng)評價了南沙凈水工藝和配水系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)飲用水生產(chǎn)與供應(yīng)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(xué)依據(jù)。

b.城市飲用水嗅味控制技術(shù)研究

承擔(dān)并完成了瀚藍(lán)環(huán)境股份有限公司的“城市飲用水嗅味控制技術(shù)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(yīng)用研究與安全性分析”。作為主要參與人，聯(lián)合瀚藍(lán)環(huán)境股份公司成功申報并建設(shè)“廣東省城市水循環(huán)與水質(zhì)安全保障技術(shù)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(jié)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(jié)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(jìn)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(yīng)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(xué)性質(zhì)，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(xué)性質(zhì)來源于其獨特的微納結(jié)構(gòu)，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(jī)理。采用液相-質(zhì)譜聯(lián)用儀，對雙酚S的降解產(chǎn)物進(jìn)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(qiáng)

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(chǎn)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(shù)。然而，反應(yīng)過程中副產(chǎn)物氨氮的產(chǎn)生限制了該項技術(shù)的實際應(yīng)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(jìn)行修飾，制備出三種不同電子結(jié)構(gòu)的鈀基催化劑，用于探討催化劑界面電子對副產(chǎn)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(jié)構(gòu)（密度）顯著影響催化劑對還原產(chǎn)物的選擇性。熱力學(xué)研究表明，當(dāng)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(yīng)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(shè)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(yīng)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(jié)果顯示：菌-藻生物質(zhì)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(jìn)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(jié)構(gòu)更為致密，粒徑更大，生物質(zhì)含量更多，沉降性能更好。此外，ABG產(chǎn)生更多的胞外聚合物（EPS），尤其是類蛋白物質(zhì)，表明蛋白質(zhì)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(jī)物及N、P等污染物的去除率。高通量測序結(jié)果顯示，ABG中主要有Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria和 Flavobacterium等細(xì)菌，及Chlorophyta, Trebouxiophyceae 和Bacillariophyceae等藻類的富集與生長，藍(lán)藻所占比例較小。以上結(jié)果表明，菌藻共生系統(tǒng)可加速顆粒污泥的形成進(jìn)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(fù)合物中的強(qiáng)化吸附及溶液化學(xué)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(jī)修飾的CuO/MCM-41納米復(fù)合物。表征結(jié)果表明：CuO成功負(fù)載于球形CuO/MCM-41納米復(fù)合物內(nèi)部。尤為重要的是，負(fù)載CuO對陽離子染料結(jié)晶紫和亞甲基藍(lán)有顯著促進(jìn)效應(yīng)。兩種測試染料在合成吸附劑中的吸附動力學(xué)能很好地符合擬二級動力學(xué)模型和Weber內(nèi)擴(kuò)散模型。依據(jù)Langmuir等溫吸附模型，CuO/MCM-41對結(jié)晶紫和亞甲基藍(lán)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(yīng)和染料分子的質(zhì)子化效應(yīng)，增強(qiáng)吸附效應(yīng)主要歸因于負(fù)載氧化銅與有機(jī)陽離子染料間的靜電力作用。此外，研究結(jié)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(qiáng)度；由于CuO/MCM-41納米復(fù)合物的介孔效應(yīng)，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(fù)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(jī)相單體，以聚醚砜超濾膜為基膜制備了一種新型聚酯復(fù)合納濾膜。通過實驗條件的改良（水相及有機(jī)相單體濃度、反應(yīng)時間和水相pH值），實現(xiàn)了對復(fù)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(fù)合納濾膜性能進(jìn)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(xué)手段對優(yōu)化條件下制備的納濾膜進(jìn)行了表征。研究結(jié)果顯示：優(yōu)化后的復(fù)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�，制備的聚酯復(fù)合納濾膜為荷負(fù)電膜，這一結(jié)果與Zeta電位分析結(jié)果相一致。新制備的聚酯復(fù)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(jìn)行絲氨醇接枝改性以提高其處理聚驅(qū)采油廢水的抗污染能力

摘要：為了提高聚酰胺復(fù)合納濾膜處理聚驅(qū)采油廢水時的抗污染能力，本研究根據(jù)前期的膜污染機(jī)理研究結(jié)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(fù)合納濾膜表面殘余的酰氯基團(tuán)與絲氨醇分子中的氨基進(jìn)行�；�反應(yīng)，從而將絲氨醇分子接枝到了聚酰胺復(fù)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(qiáng)的抗污染能力，更高的膜通量和與此相當(dāng)?shù)娜苜|(zhì)截留能力。這一改性結(jié)果對于提高納濾膜處理聚驅(qū)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(fù)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(fù)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(jié)果表明 Pt@NH2-SBA-15催化劑的催化活性均高于同負(fù)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(qiáng)化催化劑對溴酸根的吸附，進(jìn)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(fù)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(bǔ)，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(jī)相單體均苯三甲酰氯（TMC）在超濾膜上的界面聚合反應(yīng)制備了具有特殊結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的聚酯酰胺復(fù)合納濾膜。實驗中通過工藝參數(shù)的調(diào)整優(yōu)化了制膜條件。根據(jù)單體結(jié)構(gòu)特點，將實際發(fā)生的聚合反應(yīng)劃分為四個基本反應(yīng)模式。X射線光電子能譜（XPS）和傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜（ATR-FTIR）的表征結(jié)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(jié)構(gòu)，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(jìn)行的形貌分析表明該納濾膜的膜面為顆粒狀結(jié)構(gòu)，這與傳統(tǒng)的聚酰胺復(fù)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(yīng)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(yīng)，殘留的羥基明顯地強(qiáng)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(zhuǎn)化為羧基，這些羧基導(dǎo)致該納濾膜具有明顯的電負(fù)性，其zeta電位在整個pH測試范圍（3~10）內(nèi)均為負(fù)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(qiáng)的抗污染能力。

第三

團(tuán)隊獲獎情況

1、研究組的成績源于課題組良好的學(xué)術(shù)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(xué)攻讀博士期間曾榮獲黑龍江省普通高等學(xué)校“三好學(xué)生”、哈爾濱工業(yè)大學(xué)第八屆研究生“十佳英才”獎、哈爾濱工業(yè)大學(xué)“優(yōu)秀畢業(yè)生”等稱號，獲國家獎學(xué)金、哈爾濱工業(yè)大學(xué)春暉創(chuàng)新成果三等獎等。

北上求學(xué)，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(xué)院，博士研究生之旅正式起航。陌生的領(lǐng)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(dǎo)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(shè)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(xué)習(xí)，幾乎把所有的課余時間都投入到實驗中。經(jīng)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(fù)合可見光光催化劑，闡明了材料微觀結(jié)構(gòu)與宏觀催化效能之間的內(nèi)在聯(lián)系，相關(guān)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(jìn)行了報道。在此基礎(chǔ)上，他進(jìn)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(fù)合光催化劑。相關(guān)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(jī)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(guān)研究結(jié)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(jìn)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(jìn)而提出了“二氧化硅水凝膠協(xié)助溶解重結(jié)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(xué)Shaobin Wang 教授（環(huán)境催化領(lǐng)域國際著名學(xué)者，H因子59）建立了合作關(guān)系，在非金屬催化過硫酸鹽氧化去除有機(jī)物污染物方面取得了重要進(jìn)展，相關(guān)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(xué)實驗中諸多問題。至今，他已協(xié)助課題組老師直接指導(dǎo)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(jīng)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(fēng)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(yuǎn)方的風(fēng)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(yuǎn)兮，吾將上下而求索！

2、2017年10月召開的第二屆“全國高等學(xué)校給排水相關(guān)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(diào)控α-Fe2O3/石墨烯復(fù)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(qiáng)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(chǎn)品獎銀獎。

全國高等學(xué)校給排水相關(guān)專業(yè)在校生成果展示會部分獲獎學(xué)生合影

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