2019年1月20日，《The Journal of Physical Chemistry A》期刊在线刊发了徐乐瑾副教授和李午阳硕士关于甲硝唑降解机理的研究论文，通讯作者为法国南巴黎大学特级正教授Pierre Désesquelles和我系杨军教授，论文题目为“A Statistical Model and DFT Study of the Fragmentation Mechanisms of Metronidazole by Advanced Oxidation Processes”，文章对甲硝唑的降解机理进行了详细的研究。
甲硝唑作为一种抗生素，具有使用广泛、难以降解等特性，高级氧化法（AOPs，advanced oxidation processes）对其有较好的降解能力，然而目前关于AOPs对MNZ降解机理的研究较少。通过物理统计方法和量子化学计算方法，使用密度泛函理论(DFT)在M06-2X/6-311+G(d,p)基组水平下产生母体和子体分子的特征，研究了废水中抗生素甲硝唑的降解途径。文章中一方面通过使用统计分子碎片(SMF)模型研究了在给定激发能下甲硝唑分子的衰变过程；另一方面，分析了在高级氧化过程(AOPs)中羟基自由基（•OH）氧化甲硝唑的反应机理。研究结果表明，MNZ中的主要反应位点在-NO2，-CH2OH和-CH2CH2OH；主要的降解反应是：(i)醇基氧化，包括在-CH2OH基团中C上的氢的取代和羟基氧化成醛并进一步氧化成羧酸，(ii)发生加成-消除反应；最后用羟基自由基取代硝基的咪唑环。计算获得的结果与AOPs对MNZ降解得到的实验结果非常一致，中间体、过渡态和自由能表面的结构研究有助于阐明降解机理，从而弥补了实验知识的不足，对于实际应用中使用AOPs降解抗生素废水研究具有很大价值。
该工作得到国家自然科学基金（51708238）和国家自然科学基金千人计划青年人才专项基金（0222120003; 0214120048）的资助。
文章链接：https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.jpca.8b10554
