2025年10月29日，环境领域权威期刊《Environmental Science & Technology》在线发表了海南大学环境科学与工程学院孙轶斐教授团队的文章“Single-Atom Ni Catalysts Enable a Cl-Shift Pathway for Low-Temperature Chlorobenzene Decomposition”。我院刘兴双副研究员为该文唯一第一作者，孙轶斐教授为独立通讯作者。

孙轶斐教授团队二十余年来始终专注于二噁英类污染物的排放控制技术研究。氯苯（CBzs）作为二噁英生成的关键前驱体，实现其低温高效转化对于二噁英超低排放至关重要。目前广泛采用的多相过渡金属催化体系虽具备一定的降解能力，但通常需在200～350°C的高温条件下运行，而实际工业烟气温度多处于120～180°C之间，将烟气加热至反应温度所带来的能耗问题，成为该技术推广应用的主要瓶颈。因此，开发兼具低温高活性与反应机理清晰的CBzs催化降解新策略，不仅是对二噁英前驱体控制研究的进一步深化，更是推动该技术走向实际应用的关键突破。本研究基于Ni@rGO次级结构单元构建了高活性镍单原子模型，以阐明CBzs在催化分解过程中的反应活性与选择性。原位分析与理论模拟表明，在150°C下，孤立镍原子不仅有效驱动CBzs的加氢脱氯过程，同时诱发氯原子位移，实现C–Cl键位点重排并降低空间位阻效应。镍中心在与两个氯取代碳原子配位时表现出对η²-C模式的定向偏好，使得脱氯过程中能够持续进行配位-异构化循环。该过程通过镍d轨道与苯环π*轨道的反馈键作用，降低配位碳原子的电子密度，从而拉长C–Cl键并削弱其活化能垒。最终，Ni@rGO在150°C条件下以超低金属负载量实现了98.6%的氯苯分解效率。本研究不仅展示了卓越的低温催化性能，更为单原子催化剂促进持久性卤代芳香族化合物的选择性、低能耗降解提供了清晰的机理框架，为其在工业烟气净化中的实际应用提供了理论指导。

该项研究得到了国家自然科学基金区域联合基金重点项目、国家自然科学基金青年基金项目、海南省重点研发项目和海南省自然科学基金青年基金项目的支持与资助。

论文原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.5c11951

第一作者：刘兴双，海南自由贸易港D类人才，海南大学环境科学与工程学院副研究员，北京航空航天大学工学博士。主持国家自然科学基金青年科学基金项目、国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金区域创新发展联合基金子课题等国家级/省部级项目5项，参与并完成多个热化学技术研发的示范工程。

通讯作者：孙轶斐，国家重大人才工程特聘教授，国家重点研发计划首席科学家，海南自由贸易港B类人才，海南大学环境科学与工程学院执行院长，二级教授/博士生导师，日本京都大学工学博士。兼任SCI期刊Waste Management副主编，Journal of Hazardous Materials、Biochar等SCI TOP期刊编委，担任固体回收资源/燃料国际标准化组织ISO/TC300技术委员会委员，中国环境科学学会固体废物分会、环境化学分会等十余个专业委员会副主任委员或委员。长期从事固体废物综合处置利用过程中污染物控制技术开发、能源转化利用研究，依托“固废资源化”“循环经济关键技术与装备”重点专项等主持建成多项示范工程，取得显著经济、社会和环境效益。获海南省科技进步一等奖、天津市技术发明一等奖、中国产学研创新合作成果一等奖、环境保护科学技术二等奖。公开发表Nat. Commun.、Adv. Mater.、Environ. Sci. Technol.等SCI检索论文130余篇，授权/转化国家发明专利20件，公开国际PCT专利2件，出版专著2部。多次担任固体废物领域国际、国内会议召集人、分会主席，做大会特邀报告等。

撰稿：刘兴双

审核：朱治强

复审：王旭