近日，环境科学与工程学院张清哲教授和刘润增教授团队在太阳能驱动全氟化合物（PFAS）降解方面取得新进展。相关成果以“Steering charge transfer in CuInS2/BiOCl composites to enable sunlight-driven C–F bond cleavage of PFAS in water”为题发表于NatureWater。环境学院2021级硕士研究生刘芙妤为论文第一作者，学院张清哲教授、刘润增教授，澳大利亚阿德莱德大学段晓光副教授和郑州大学陈宗威副研究员为共同通讯作者。山东大学环境学院为论文第一单位。
PFAS广泛应用于芯片制造、泡沫灭火剂、食品包装和不粘锅涂层等多个行业，因其强生物累积性在环境和人体中频被检出，存在较大健康风险。PFAS被称为“永久化学品”，分子中超强C-F键使传统处理工艺对其降解收效甚微。
基于此，受自然界光合作用电子传递路径启发，研究团队设计了一种可见光响应的CuInS2量子点（QDs）负载BiOCl纳米片Z型异质结光催化剂，通过界面电场精准调控光生电子与空穴的迁移路径，在保留二者强还原—氧化能力的同时实现了空间分离，分别用于C-F键断裂和碳链氧化。
图1 CuInS2/BiOCl的合成与表征
该系统在可见光驱动下对典型PFAS替代物对全氟壬烯氧苯磺酸盐（OBS）实现降解和脱氟，并能高效降解17种PFAS混合物。秀丽隐杆线虫、斑马鱼毒性评估和QSAR预测模拟均证实处理后溶液毒性显著降低，实现了PFAS的低生态风险转化。同时，借助超快吸收光谱，在飞秒尺度揭示了催化剂-PFAS界面光生电荷转移过程；利用原位光谱测试和理论模拟，阐明了电子攻击PFAS位点及其介导的C-F键断裂机制；采用高分辨色谱—质谱联用解析了降解中间产物，提出了太阳光驱动PFAS降解脱氟详细路径。基于该催化剂构建的连续流反应器在户外太阳光下成功实现了高效的PFAS去除，为“永久化学品”的太阳能驱动治理提供了理论和技术支撑。
图2. PFAS的光催化降解
以上研究由山东大学联合澳大利亚阿德莱德大学、悉尼大学、美国芝加哥大学、佛罗里达国际大学、英国帝国理工学院、谢菲尔德大学、加拿大国立科学研究院、中国科学院生态环境研究中心、南京大学和郑州大学等多方国际团队合作完成。该研究得到了国家自然科学基金、山东省青年泰山学者项目、山东省优秀青年科学基金（海外）、山东大学齐鲁青年学者项目等资助。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s44221-026-00590-4
【文字：李洪磊 图片：李洪磊 编辑：王权 责编：高悦 审核：高正】
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