环境与化学工程学院2026届硕士研究生科研工作取得丰硕成果，庄宏宇、王威杰、卞文忠和王海跃等同学先后在Chemical Engineering Journal(中科院1区TOP，IF=13.2)、Organic Letters（中科院一区TOP期刊，IF=5）、Small（中科院2区期刊，IF=12.1）等化学化工领域的高水平SCI期刊发表论文。截止目前，2026届环境与化学工程学院的45名硕士研究生，共发表SCI/EI收录论文54篇，其中一区论文8篇，二区论文30篇，影响因子8.0以上共计9篇。
庄宏宇同学在工程技术领域国际顶级期刊Chemical Engineering Journal (中科院1区TOP，IF=13.2) 上发表研究论文1篇。为了解决本征可拉伸有机发光二极管（OLED）中发光材料机械拉伸性低、传统荧光聚合物激子利用率差的问题，本研究首创一种树枝状-粘合剂互锁策略，用于制备高性能可拉伸热激活延迟荧光（TADF）复合薄膜。研究者将柔性咔唑基树枝状分子共价接枝到TADF发光核上，合成了系列具有可调空间构型的树枝状TADF分子。该结构实现双重功能：外围咔唑单元与聚氨酯凝胶形成强物理锚定，增强界面粘附并抑制相分离；树枝状“包裹”效应隔离TADF核，避免聚集诱导的激子猝灭。与依赖弱范德华力的传统物理共混相比，该方法通过共价接枝的树枝状分子与基体形成三维拓扑互锁，结合咔唑芳香环与极性基团间的定向偶极-偶极相互作用，实现多尺度界面增强。所得复合薄膜表现出优异的机械稳定性（20%拉伸性）、高光致发光量子产率（高达72%）及循环形变下稳定的导电性。应用于OLED时，优化器件最大外量子效率达8.62%，启亮电压仅4.5 V，且在曲率半径0.78 cm下弯曲500次后仍保持稳定电致发光。该工作为可拉伸小分子半导体提供了通用分子设计原则，并推动TADF材料在柔性光电器件中的实际应用。
柔性复合薄膜的设计及柔性OLED器件
（论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.164942）
王威杰同学在有机化学领域高水平期刊Organic Letters（中科院一区TOP期刊，IF=5）发表题为Copper-Catalyzed Regioselective Dehydrogenative Borylation: A Modular Platform Enabling C4-Borylated 2,1-Borazaronaphthalenes的研究论文，首次实现了2,1-硼氮杂萘的精准C4位官能化，为硼氮杂萘的结构多样化提供了模块化合成平台。
首先，作者针对2,1-硼氮杂萘C4位直接修饰长期缺失的难题，开发了铜催化脱氢硼化策略：以廉价易得的CuCl/Xantphos为催化体系，LiOtBu为碱，B2pin2为硼源，2-金刚烷酮为添加剂，于对二甲苯中100 ℃反应12 h，即可高区域选择性地实现C4-H硼化，最优条件下分离收率可达86%。该方法底物普适性优异，兼容苯并环上的给/吸电子取代、不同N-取代基，以及硼原子上的芳基、杂芳基取代，共拓展25个底物，收率为32%~91%，单晶衍射实验确证硼化位点在2,1-硼氮杂萘的C4位。
其次，该反应具备良好的放大潜力与应用价值：将催化剂用量减半即可实现克级规模制备，所引入的硼酸酯基可作为通用合成基团，通过Suzuki偶联、氧化、还原、铜介导醚化等转化，高效构建C–C和C–O等键型，同时可实现轴手性2,1-硼氮杂萘的精准构筑，所有涉及手性化合物的衍生反应均未发生对映纯度损失。
这项工作填补了2,1-硼氮杂萘C4位直接官能化的空白，为该类硼氮杂环化合物在医药研发、功能材料领域的后续应用提供了重要的方法学支撑。
铜催化脱氢硼化策略实现2,1-硼氮杂萘C4位精准官能化及轴手性骨架构建
（论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.orglett.5c04936）
卞文忠同学在工程技术领域国际顶级期刊Chemical Engineering Journal(中科院1区TOP，IF=13.2)上发表研究论文1篇。本征可拉伸有机光电器件长期受制于机械脆性与光电性能的固有权衡，传统绝缘增塑剂会破坏π-π堆积、阻断电荷传输通道并引发相分离，导致激子利用率与载流子迁移率同步衰减，成为下一代柔性显示、可穿戴电子技术发展的核心瓶颈。本研究首创热活化延迟荧光 (TADF) 半导体增塑剂策略，以扭曲给体-受体 (D-A) 共轭结构为核、超支化烷基为壳，构筑兼具增塑效应、双极传输与高效TADF特性的树枝状分子体系。通过调控5CzBN-OHD掺杂比例，实现复合薄膜性能的精准协同优化：40 wt%掺杂下断裂应变达120%，80 wt%掺杂时光致发光量子产率(PLQY)高达77%，全组分维持约10⁻⁶ cm²/V・s的载流子迁移率；基于该薄膜的绿光器件在40%应变下取得17.34%的创纪录外量子效率(EQE)，120%应变下仍保持11.59%，为目前国际先进水平，且200次弯曲循环后亮度保持率超80%。多尺度模拟揭示自由体积、界面结合能与激子动力学的非线性耦合机制，证实烷基链可有效解耦π-π堆积并抑制浓度猝灭；该策略成功拓展至深蓝、绿、橙红三基色，首次构建全TADF本征可拉伸暖白光器件，色温可调4500–8000 K。本研究将增塑剂重新定义为活性光电功能单元，突破了可拉伸性与发光效率的长期悖论，为高性能柔性光电器件提供了通用型材料设计范式。
半导体增塑剂的分子设计及柔性OLED器件
（论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.174805）
王海跃同学先后在Small（中科院2区期刊，IF=12.1）、Polymer（中科院2区期刊，IF=4.5）、Composites Communications（中科院2区期刊，IF=6.5）、Chemistry - A European Journal（中科院2区期刊，IF=3.9）上发表研究论文4篇。针对海洋、湖泊及陆地等塑料污染问题，开发既具优异性能又可回收的高分子材料备受关注。受中国古代夯土墙多尺度交织结构的启发，本研究将芳纶纳米纤维（ANFs）引入含芴基的动态聚亚胺（Cardo-DPI）基体中，成功构筑了半互穿网络复合材料（Cardo-DPI/ANFs）。将ANFs作为纳米“稻草”均匀分散于聚亚胺“泥浆”中并加热后固化，形成了具有多层次相互作用的三维半互穿动态网络结构，并利用变温红外、透射电镜、原子力显微镜等测试手段予以验证。系统测试的结果表明：相较于纯芴基聚亚胺基体，该半互穿动态聚亚胺网络的拉伸强度、断裂伸长率及能量耗散值都有提高，拉伸强度高达76 MPa，展现出优异的综合性能，以及湿热老化、有机溶剂、冷热水等环境耐候性。值得一提的是，该工作不仅将Cardo-DPI/ANFs进行有效修复、热重塑及氨基降解回收，而且成功地获取了芳纶纳米纤维增强的动态聚亚胺复合气凝胶，该本征型动态聚亚胺气凝胶的水接触角可达125 ℃，油污吸附值高达10-13 g/g，可应用于油污处理。本工作为可回收动态交联高分子的研究与应用提供了新思路。
受泥土墙启发的芳纶纳米纤维增强聚亚胺复合材料(Cardo-DPI/ANFs)
（论文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202507651）
徐壮同学在Separation and Purification Technology（中科院1区期刊，IF=8.5）上发表研究论文1篇。设计并制备了一种新型的基于咔唑的共价三嗪框架（CTF），该材料富含氮结合位点并具有微孔结构，可实现对 C3H8/CH4、C3H6/CH4 和C3H8/C3H6 混合物的高效分离。所制得的 CTF‑DCTCs 材料在 298 K、1 bar 条件下对 C3H8（61.6-98.8 cm3/g）和C3H6（67.2-87.9 cm3/g）均表现出优异的吸附容量，并对 C3H8/CH4（83.3-166.1）和C3H6/CH4（120.0-145.2）具有出色的分离选择性。值得注意的是，具有缺陷超微孔结构的 CTF‑DCTC‑500 在 C3H8/C3H6 分离中表现出优先吸附 C3H8 的特性，在 298 K 下的分离选择性达到 2.03。这是首个在 COF 材料中实现 C3H8 选择性吸附用于C3H8/ C3H6分离的报道。此外，穿透实验证实 CTF‑DCTC‑500 能够完全分离 C3H8/C3H6/CH4 混合气，并展现出良好的循环稳定性。该工作为天然气净化和C₃H₈/C₃H₆高效分离提供了一种优异的 COF 吸附剂。
CTF‑DCTC‑500 用于C3H8/C3H6/CH4 混合气分离示意图
（论文链接：https://doi.org/10.1016/j.seppur.2025.131627）
孙天宇同学在建筑环境领域国际权威期刊《Building and Environment》（中科院一区TOP期刊，IF=7.6）发表题为“Carbon footprint modeling for China's residential building decoration process using life cycle approach and Monte Carlo simulation: A case study”的研究论文。该研究契合于我国“双碳”目标，聚焦我国住宅装饰装修全流程碳足迹核心问题，综合运用碳排放因子法、生命周期评估法、蒙特卡洛模拟等研究方法，明确界定研究对象的系统边界、建立生命周期清单，构建碳足迹核算模型，并开展案例实证研究，最终深入揭示住宅装饰装修过程的碳足迹特征、关键影响因素，为住宅装饰装修行业低碳转型提供了理论依据和技术支撑。
研究结果显示，引入蒙特卡洛模拟，以概率分布表征清单数据的不确定性，将碳排放结果从传统点值估算转化为概率区间输出，显著提升了住宅装饰装修过程碳足迹模型的稳健性与可信度。案例研究结果表明，住宅装饰装修过程中单位面积总碳排放强度均值为66.17 kgCO₂eq/m²，范围为37.36—104.10 kgCO₂eq/m²，其中材料生产阶段占比高达95.92%。瓦工工程和木工工程是排放最密集的工序，瓷砖、水泥、铝板、石膏板及轻钢龙骨被识别为高碳材料。敏感性分析表明，瓷砖、水泥和轻钢龙骨对碳足迹影响最大。值得注意的是，寿命终止阶段因材料回收呈现净负碳足迹，凸显了废弃物资源化利用的减排潜力。基于上述发现，研究提出了推广低碳替代材料、优化施工工艺、完善分类回收体系等针对性减排策略。该成果为住宅装修过程建立了可量化、可复用的碳足迹评估模型，可为碳减排提供科学决策参考。
住宅装饰装修碳排放系统边界划定与碳排放强度流图
（论文链接：https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2026.114548）
李佳俊同学在Journal of Materials Chemistry A（中科院2区，IF 9.5）期刊上发表研究论文1篇。通过相转化法成功制备了一种兼具优异柔韧性的 g-C3N4-ZnO@PVDF 复合薄膜。该材料将g-C3N4与ZnO固有的光催化特性，与PVDF基质在温和机械搅拌下所产生的压电效应进行了有效耦合。理论计算与实验结果共同验证了在应力作用下界面电荷的重新分布规律。在最佳实验条件下，该压电-光催化协同系统对浓度为20 mg/L的盐酸四环素（TC）表现出较好的降解性能，去除率高达99.15%。机理分析表明，反应体系中生成的大量超氧自由基与羟基自由基发挥了主导作用，不仅能高效破坏抗生素的分子结构，还能将其深度氧化为二氧化碳和水等无害小分子，实现高达87.70%的矿化率。此外，与传统粉末催化剂难以分离回收的缺陷相比，该薄膜材料不仅提高了表面亲水性以促进污染物附着，还展现出优异的抗机械应力能力和循环稳定性，在多次循环使用后仍保持极高的去除效率。该研究深入揭示了异质结与压电催化之间的协同机制，为抗生素废水处理技术提供了一种有效途径。
g-C3N4-ZnO@PVDF复合薄膜净化抗生素废水机理示意图
（论文链接：https://doi.org/10.1039/D5TA07439H）
覃军杰同学在Fuel（中科院2区TOP期刊，IF=7.5）期刊上发表研究论文1篇。发表题为 “Investigating key free radical reactions and their impact mechanisms during coal spontaneous combustion”的研究论文。
煤自燃（CSC）是一个复杂自由基链式反应过程，严重威胁煤矿安全并造成环境问题。然而，由于短寿命活性自由基的检测存在技术局限，其反应机制始终未能系统阐明。为此本研究综合采用电子自旋共振、原位傅里叶变换红外光谱、气相色谱、随机森林机器学习算法及量子化学计算，揭示煤自燃过程中自由基反应的动态机制与关键路径。研究发现，在低温阶段（70-120 °C），碳中心自由基（R‧）作为链式反应的引发剂，可与氧气快速结合生成过氧自由基，并进一步转化为RO‧与‧OH。在120 °C附近，RO‧与‧OH的浓度出现同步下降，该现象标志着煤自燃过程由准备期转入加速期，并直接引发CO与 CO2 释放量的显著上升。基于随机森林的机器学习模型与SHAP分析进一步证实，‧OH是促进CO和 CO2 生成的最关键自由基，其作用机制主要是驱动芳香环开环反应及引发C=O、COOH等含氧官能团的断裂，从而推动深度氧化进程。量子化学计算进一步表明，碳中心自由基（R·）等活性自由基与氧气的初始反应活化能较低（<50 kJ/mol），可在氧化前期发生，而羧基脱羧需克服较高能垒（124.73 kJ/mol），从而合理解释了中后期气体集中释放的现象。本研究系统结合自旋捕获技术与机器学习方法探究煤自燃中活性自由基反应机制，为理解煤自燃的自由基反应机理提供了实验和理论依据，对预防煤自燃灾害及推进煤炭清洁利用具有重要的意义。
煤自燃过程中关键自由基反应机制
（论文链接：https://doi.org/10.1016/j.fuel.2026.138503）
韩旭同学先后在ACS Sustainable Chemistry & Engineering（中科院1区TOP，IF=7.3）、Sustainable Materials and Technologies（中科院2区，IF=9.2）、Macromolecules（中科院1区TOP，IF=5.2）、Polymer Composites（中科院2区，IF=4.7）期刊上发表研究论文4篇。
作者先后通过分子结构设计、动态界面交联网络构筑以及异质导热填料杂化等策略，设计并制备了低填充、高导热且可回收的热界面复合材料，有效解决了低填充条件下导热性能不足、基体与填料之间界面热阻偏高以及材料难以回收利用等关键瓶颈。研究采用石墨烯（GNPs）、氧化铝（Al2O3）、氮化硼（BN）及液态金属（LM）等新型导热材料，创新性地通过异质杂化填料与导热骨架的制备，利用其核壳结构、多重界面交联效应及三维导热通路，结合对聚合物基体分子结构的柔性化设计，成功构建了连续导热网络。所制备的热界面复合材料在计算机CPU、LED芯片等电子器件展现出高效的热管理能力。该研究工作为新一代热界面复合材料的开发提供了创新性的研究思路和解决方案。
核壳型杂化导热粒子构筑过程及机理
柔性基体-导热填料动态界面交联设计
（论文链接：https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.3c08480、https://doi.org/10.1016/j.susmat.2025.e01508、https://doi.org/10.1002/pc.70371）
以上研究成果均以江苏海洋大学为第一完成单位，研究生本人为第一作者或导师第一，研究生为第二作者发表。
在研究生教育工作中，环境与化学工程学院始终以培养质量为第一要务，精准把控研究生培养各阶段环节，持续夯实全过程培养管理工作。学院通过常态化论文写作辅导、建立学位论文多级审核制度等方式完善过程监督，不断探索研究生教育改革新思路、新方法，多维度精进研究生培养质量。这些成果的取得，将进一步激发全院师生的科研热情，鼓舞大家秉持勇于创新、追求卓越的科研精神，产出具备理论与应用双重价值的原创成果，推动学院整体科研实力稳步提升。
