2018年12月08日，《Science of the Total Environment》期刊在线刊发了徐乐瑾副教授和杨雨佳博士的研究论文，通讯作者为我系杨军教授，论文题目为“Three-dimensional macroporous graphene-wrapped zero-valent copper nanoparticles as efficient micro-electrolysis-promoted Fenton-like catalysts for metronidazole removal”，文章对新型三维多孔石墨烯包裹纳米零价铜复合材料（3D-GN@Cu⁰）催化降解有机污染物进行了详细的研究。

本研究通过自组装液相还原法制备了一种新型三维多孔石墨烯包裹纳米零价铜复合材料（3D-GN@Cu⁰），该材料结合了纳米零价铜的高活性以及石墨烯材料独特的物理化学特性，从而表现出良好的催化性能及水污染处理能力。研究表明3D-GN@Cu⁰能够在较宽的pH值范围内（3.2-9.8）无外加双氧水的情况下通过活化溶液中的饱和溶解氧实现对水体中甲硝唑的高效去除。此外，结合3D-GN@Cu⁰活化溶解氧实验的结果、反应过程中高活性氧化自由基的测定以及XPS分析，阐明3D-GN@Cu⁰能够通过原位生成双氧水进而产生具有较高氧化活性的表面羟基自由基，实现对水体中甲硝唑的氧化降解。同时通过分析3D-GN@Cu⁰的电荷分布以及静电势能，揭示了催化材料表面的电子分布迁移机制，从而合理预见了3D-GN@Cu⁰以微电解作用协同类芬顿反应的反应机理。本研究提出了在具有三维介孔结构的石墨烯骨架中引入Cu⁰的设想，通过在材料表面构建大量的微型电解池结构，增加催化剂的比表面积同时，也为催化降解反应提供了大量的活性中心。该新型类芬顿催化降解体系可用于去除低浓度有机污染物，处理过程中不需要添加额外的H₂O₂或氧气，在水处理和环境保护方面具有广阔的应用前景。

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://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.12.040