编者按：

青年强，则国家强。青年教师是高校教师队伍的重要力量，关系着高校发展的未来，关系着人才培养的未来，关系着教育事业的未来。

环境与资源学院青年教师传承“牢记嘱托、艰苦创业、追求卓越”的湘大精神，瞄准生态环境领域前沿，立志做有理想、敢担当、能吃苦、肯奋斗的新时代好青年，为国家推进能源革命、加快发展方式的绿色转型提供人才与科技支撑，用奋斗在新征程的火热实践中绽放绚丽之花。

聚焦教学科研，促进学院发展。本期“活力环资青春颂”让我们走近刘操博士。

刘操，湖北荆州人，工学博士。2024年6月毕业于中南大学，获冶金环境工程博士学位。主要从事重金属污染物深度净化与资源化研究，研究内容面向国家履约重大需求，聚焦有色冶炼高温高硫含汞烟气污染问题，开发系列新型吸附材料。代表性研究成果多次发表在环境领域顶级期刊。荣获中国有色金属工业科学技术奖一等奖。参与国家重点研发计划、国家重点基金和国家科技支撑计划等项目。近年来在新型环境功能材料调控与重金属捕集强化方面取得如下代表性研究进展：

一、富硫界面CuS调控强化单质汞捕集研究

汞是一种可在大气环境中全球迁移的剧毒重金属，对人类健康和生态环境具有极大危害。有色冶金行业是我国主要人为大气汞排放源之一，受国际汞公约重点监管，面临极大汞污染减排压力。针对冶炼烟气高硫和高温的严苛环境，围绕过渡金属硫化物在吸附脱汞过程中热稳定不足和高温吸附性能低的问题，本研究率先建立基于晶体结构可控无序化的硫化物界面反应活性与热稳定性协同优化方法，研究发现中等结晶度的CuS具有较高的结构稳定性，并在宽温度范围内保持稳定的Hg⁰捕集活性，同时对烟气中的SO₂和H₂O表现出显著的抗性。可控无序结晶形成的富硫界面是保证CuS热稳定性和表面大量缺陷的关键，且富硫界面上的富硫位与铜空位为Hg⁰的吸附活性位（图1）。该研究为设计和制备高温下Hg⁰捕集的硫化物材料提供了理论依据[Environ. Sci. Technol. 2022, 56(19): 13664-13674]。

图1 硫化铜富硫界面强化捕汞机制

二、插层构筑富边界MoS₂强化高温脱汞研究

该研究建立原子插层提升二维片层硫化钼结构稳定性新方法，通过调控片层结构促进形成边界位及高价态钼活性位，探明高价态钼阳离子对提升汞界面反应活性的重要作用。MoS₂具有S-Mo-S的二维层状结构，受热易导致结构坍塌，且片层间距仅为6.4Å，制约气相汞原子吸附过程快速迁移。研究发展了原子插层方法扩大并稳定MoS₂层间距，揭示了边界位点对汞氧化吸附的关键作用[ACS EST Engg. 2021, 1, 1258-1266]。通过控制MoS₂结晶生长实现氧、DMF插层，使层间距增大至9.8Å；插层原子限制片层长大，形成更多边界位点，活性位占比大幅提升（图2）。从典型金属硫化物的微结构特征、热稳定性、汞吸附活性三者间构效关系的角度，为优化设计高活性与高稳定性金属硫化物环境功能材料提供新的视角和深入系统的认识，也为实际冶炼烟气汞捕集技术研发提供重要的理论基础[Environ. Sci. Technol. 2023, 57(26): 9884–9893]。

图2 富边界扩层MoS₂超薄纳米片高效捕集单质汞机制

刘操博士电子邮箱：liucaoxtu@163.com