近期，我校生态与资源工程学院土壤健康研究团队黄绍福博士和福建农林大学周顺桂教授团队合作，在电化学催化氮转化方向取得系列创新成果。该系列研究围绕氮气绿色转化与土壤氮循环调控等关键环境问题展开，融合电化学、光化学及微生物代谢等多学科方法，系统推进了氮资源转化与减排技术的科学认知与应用探索。上述成果分别发表于《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》《Journal of Hazardous Materials》《The Innovation Geoscience》以及《Reviews in Environmental Science and Bio/Technology》等高水平期刊。
成果一
研究了一种在常温常压下通过接触电催化（CEC）将氮气（N2）高效、绿色、简便地转化为硝酸（HNO3）的方法。通过超声作用下聚四氟乙烯（PTFE）颗粒与水接触起电，产自由基，并借助界面强电场的协同作用，实现N2的直接氧化生成HNO3。这项工作为将N2直接固定为HNO3提供了绿色高效的途径，推动了CEC驱动化学过程的深入探索，尤其凸显了其工业应用潜力，同时也为阐释自然界中部分固氮现象提供了新的思路。
研究成果以“Direct conversion of N2 to nitric acid via contact electrocatalysis”为题，发表在可持续化学与绿色工程研究领域期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》（中科院一区TOP，IF=7.3）。武夷学院黄绍福博士为论文第一作者，福建农林大学陈曼教授、东莞理工学院余震教授为共同通讯作者，武夷学院为第一单位。
本研究得到了国家自然科学基金项目（42407611和42207340）、福建省促进海洋与渔业产业高质量发展项目（FJHYF-L-2023-37）以及福建省自然科学基金项目（2024J08085）的支持。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.5c02290
成果二
研究揭示了土壤固有的光化学性质对氧化亚氮（N2O）排放的增强作用。在光照条件下，土壤可通过光诱导产生活性氧物种（ROS），并与土壤中的电子共同作用，推动N2O的生成与释放。该研究首次明确了土壤中以往被低估的光化学反应过程及其对N2O排放的关键影响。此外，研究结果也提示，在评估工程材料对土壤系统的影响时，应充分考虑其光化学特性。
研究成果以“Synergistic effects of photoinduced reactive oxygen species and electrons enhance nitrous oxide emissions from irradiated soil”为题，发表在国际权威期刊《Journal of Hazardous Materials》（中科院1区Top，IF=11.3）。福州大学陈翔宇博士和武夷学院黄绍福博士为共同第一作者，福建农林大学陈曼教授为通讯作者。
本研究得到了国家自然科学基金（42377213和42507047）和福建省自然科学基金项目（2025J011010）的支持。
原文链接：https://pdf.sciencedirectassets.com/271390/1-s2.0-S0304389425X00170/1-s2.0-S0304389426000713/main.
成果三
颗粒态有机质（POM）是生态系统中重要的碳库，其生物地球化学过程长期聚焦于碳循环，而对氮循环的潜在影响鲜有揭示。本研究基于微生物光电能营养理论，首次证明自然界中广泛存在的POM在阳光下也可能成为“光能引擎”——通过释放光电子并转移，激活微生物驱动氮循环，同时自身也因电子转移加速光溶解。这项研究揭示了POM在光驱动下的多重角色，改变了学界对其“生物惰性”的固有认知，不仅填补了自然氮循环中“光-微生物-POM”协同作用的理论空白，更强调了POM在生物地球化学循环中的枢纽作用。
研究成果以“Particulate organic matter triggers photoelectrotrophic denitrification: An overlooked biogeochemical reaction induced by sunlight”为题，发表在国际综合类学术期刊《The Innovation》（5年平均影响因子：40.2）姊妹刊《The Innovation Geoscience》，武夷学院黄绍福博士和福建农林大学周顺桂教授为共同通讯作者。
本研究得到了国家自然科学基金项目（41925028、42377213和42407611），福建省促进海洋与渔业产业高质量发展项目（FJHYF-L-2023-37）以及福建省中青年教师教育科研项目（JAT231125）的支持。
原文链接：https://the-innovation.org/article/doi/10.59717/j.xinn-geo.2024.100129
成果四
光电营养代谢是一种新兴的能量转换模式。在该模式下，非光合微生物能够从光敏剂（如半导体矿物和天然有机物）捕获光生电子，以驱动细胞内氧化还原代谢与生长。这一概念拓展了微生物获取能量的传统方式，超越了经典的光能自养与化能营养模式。然而，环境条件、代谢途径及环境地球化学因素如何影响微生物的光电营养代谢，目前尚未被完全阐明。本综述从微生物光电营养代谢所需的三个环境要素——光照、光敏剂和微生物角度出发，结合模型体系的研究成果，解析自然界中微生物发生光电营养代谢的可能性。同时，系统探讨了光电子摄取与传递的潜在机制（包括介导辅助途径与直接界面途径），并将其与支持主要生物地球化学过程（如驱动碳、氮等元素循环）的作用联系起来。最后，讨论了其环境效应，重点关注氧化还原循环与活性氧物种生成，并展望了在能源与环境领域中应用光电营养代谢所面临的机遇与挑战。
研究成果在以“Photoelectrotrophy: A novel mode of microbial metabolism and its biogeochemical effects”为题，发表在Springer Nature旗下综述期刊《Reviews in Environmental Science and Bio/Technology》（中科院2区，JCR1区，IF=10.6）。武夷学院黄绍福博士和福建农林大学陈曼教授为共同通讯作者。
本研究得到了国家自然科学基金项目（42407611和42377213）、福建省自然科学基金项目（2025J011010），以及武夷学院高层次人才引进启动资金项目（YJ202322）和南平市科技计划项目（N2021Z016）的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1007/s11157-026-09763-9
