近日，国际知名化学期刊Angewandte Chemie International Edition在线发表了AC米兰中文官方网站郭彦炳教授团队的最新研究成果“Unperturbed π-Methyl Electrostatic Interactions Enable Efficient Toluene Adsorption on Graphdiyne under High Humidity”，并将其评选为Hot Paper。华中师范大学为该论文第一完成单位，我院博士研究生张绍文为第一作者，郭彦炳教授和施海涛讲师为共同通讯作者。

挥发性有机污染物（VOCs）是二次空气污染物的重要前体物，通过大气氧化途径诱导PM_2.5和臭氧的形成。在工业废气中普遍存在水汽与VOCs竞争吸附位点的问题，严重抑制传统吸附剂对甲苯等非极性芳香族挥发性有机化合物的去除效率；水汽还可侵蚀吸附剂的结构，导致孔隙结构受损甚至塌陷，影响吸附剂的使用寿命。因此，开发具有高孔隙率和结构完整性的新型疏水吸附材料，对高效去除VOCs具有重要意义。

近年来，郭彦炳课题组围绕sp-C调控表界面电子结构在污染物净化去除领域的应用进行了深入探索，为新型石墨炔（GDY）吸附技术的开发提供了有力的理论支撑和实验依据（Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202309158.；Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2023, 120, e2221002120; Nat. Commun. 2025, 16, 2439.）。在此研究中，团队采用爆炸交联法一步合成GDY，并以甲苯作为模型VOC分子研究其与水分子的竞争性吸附行为。研究发现，GDY独特的sp-杂化碳框架对其疏水性及甲苯吸附选择性起着决定性作用。在相对湿度（RH）50%下的甲苯动态突破实验中，GDY仍能保持超过98%的甲苯吸附量，且10次循环后依然能保持94%的吸附容量稳定，而传统碳基吸附剂吸附容量显著下降。基于表征及模拟计算发现，sp-C结构诱导周围碳原子电子密度显著重分布，产生超越传统π-π相互作用的额外π-甲基静电相互作用，从而促进甲苯的优先吸附；而碳结构固有的低极性和sp-C高度离域化的π电子结构显著削弱了水分子的偶极相互作用，有效抑制了其氢键的形成以及竞争吸附。本工作为理解碳基材料上含水吸附质的相互作用提供了理论认知，并为下一代工业气体净化用疏水吸附剂的理性设计奠定了机理支撑。

图1 GDY结构sp-C位点疏水及甲苯吸附机制示意图

郭彦炳教授团队长期致力于CO、VOCs等大气污染物控制化学研究，围绕高效氧活化机制构建、石墨炔基吸附材料、高温稳定有序微/纳米结构催化剂创制，以及整体式催化剂规模化制备与工程应用等方面开展了系列创新性探索，为我国多行业VOCs减排提供了重要技术支撑。近五年来，郭彦炳教授以通讯作者在Science、J. Am. Chem. Soc.、PNAS、Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Environ. Sci. Technol.等国际权威期刊发表论文50余篇，为大气污染控制理论发展与催化净化技术创新奠定了坚实基础。

该研究工作得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、龙岩市重大科技项目及中国博士后科学基金等项目的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.9905607

课题组网站：https://guogroup.ccnu.edu.cn