科技日?qǐng)?bào)記者 陳曦 通訊員 劉曉艷

記者8月22日從天津大學(xué)獲悉，天津大學(xué)理學(xué)院2018級(jí)本科生李預(yù)立作為共同第一作者的論文《全氟羧酸的低溫礦化》8月19日在線刊發(fā)在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。

【資料圖】

這篇文章介紹了一種比目前使用方法更加溫和也更為簡(jiǎn)單且廉價(jià)的無害化處理全氟烷基和多氟烷基化合物（PFAS）的方法，而這種物質(zhì)因?yàn)閼?yīng)用廣泛使用且極為頑固，被稱為“永久性化學(xué)品”。李預(yù)立從2020年下半年開始參與到課題的研究中，他所做的計(jì)算工作為合作的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)對(duì)結(jié)果的假設(shè)進(jìn)行了檢驗(yàn)工作，同時(shí)他還基于自己的認(rèn)識(shí)提出了新的假設(shè)，這種猜測(cè)最終被證明是對(duì)的。

據(jù)介紹，全氟烷基和多氟烷基化合物（PFAS）是一種離人們生活很近的化學(xué)物。比如在常見的消防泡沫液、防水布料和不粘炊具等產(chǎn)品中都有這種物質(zhì)的存在。這種化學(xué)物極為穩(wěn)定，可在土壤和水中長期存在，正常的環(huán)境無法將其分解。公開報(bào)道顯示，這種化學(xué)物一旦進(jìn)入人體，可能還會(huì)與甲狀腺疾病、高膽固醇和癌癥等疾病關(guān)聯(lián)。

一直以來，人類處理這種化學(xué)物的方法都是劇烈且粗暴的，如1000攝氏度以上的高溫高壓焚燒，或者用電化學(xué)法降解，但要求的條件苛刻、成本高昂，且處理過程容易造成二次污染。該篇論文提出了一種全新的方法，可在120攝氏度的溫和條件下對(duì)這種物質(zhì)實(shí)現(xiàn)礦化（通俗來講，即從有機(jī)物變成沉積的無機(jī)物，消除其污染性），并且使用的試劑是常見且廉價(jià)的二甲基亞砜（DMSO）溶劑、水和氫氧化鈉。而且處理之后的產(chǎn)物包含一些無機(jī)的氟離子和一些有機(jī)的小分子，都是無害的。

李預(yù)立介紹，盡管目前課題組只對(duì)10種PFAS的分解進(jìn)行了驗(yàn)證，但可預(yù)見的是其他多種PFAS都有可能通過轉(zhuǎn)化成該文章中所提及的中間體并用同樣的方法對(duì)其進(jìn)行礦化。

本科即發(fā)表頂級(jí)期刊，李預(yù)立說他很幸運(yùn)。事實(shí)上，這份“幸運(yùn)”得來并不容易。從中學(xué)起就對(duì)化學(xué)抱有濃厚興趣的李預(yù)立，在天津大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系求學(xué)的第一年即加入了黨延峰老師的課題組，做一些基礎(chǔ)的科研工作。

科研過程中，他對(duì)學(xué)界里的一些頂級(jí)科學(xué)家所做的工作也有了初步的了解。大二的暑假，本科階段同樣在黨延峰老師課題組的另一名學(xué)長李勃向李預(yù)立介紹了加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的肯德爾·霍克教授，李勃曾在其課題組做過一年的研究工作。

抱著試試看的想法，李預(yù)立向肯德爾·霍克教授發(fā)去電子郵件，介紹了自己之前的工作和自己感興趣的工作，得到了肯德爾·霍克教授的積極回應(yīng)。剛開始，李預(yù)立在肯德爾·霍克教授的指導(dǎo)下先做了一些基礎(chǔ)性的工作，隨后得到肯德爾·霍克教授和中國科學(xué)院上海有機(jī)所薛小松教授的共同指導(dǎo)和西北大學(xué)的威廉·迪奇特爾課題組開展合作，用計(jì)算的方法來進(jìn)行反應(yīng)機(jī)制研究的工作。

這項(xiàng)從2020年下半年開始的工作，即是“全氟羧酸的低溫礦化”。針對(duì)人們通常假設(shè)的這類PFAS被分解時(shí)只能一次分解一個(gè)碳，李預(yù)立通過計(jì)算驗(yàn)證了這種猜測(cè)的錯(cuò)誤，并提出自己新的猜測(cè)：這種PFAS是可以一次分解兩個(gè)或三個(gè)碳的，并提出全氟烯烴很可能是反應(yīng)中一個(gè)重要的中間體，隨后被實(shí)驗(yàn)組驗(yàn)證。同時(shí)，李預(yù)立還通過自己提出的機(jī)制推測(cè)最后的產(chǎn)物中應(yīng)該有乙醇酸。實(shí)驗(yàn)證明，李預(yù)立的猜測(cè)都是正確的，實(shí)驗(yàn)組最終也捕捉到了這個(gè)產(chǎn)物。李預(yù)立通過計(jì)算的方法為實(shí)驗(yàn)指明了方向。

“很喜歡化學(xué)”的李預(yù)立非常享受化學(xué)帶給他的樂趣，除此之外，本科階段他還有其他化學(xué)論文得以發(fā)表。本科畢業(yè)后，李預(yù)立也選擇了繼續(xù)在化學(xué)領(lǐng)域深造。

關(guān)鍵詞： 天津大學(xué)