全光譜光催化材料實現水體污染零碳凈化

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近日 ，揚州大學環境學科與工程學院朱興旺團隊在光催化治理水體污染方面取得重要進展，團隊成功研制一款能夠實現全光譜響應的氮碳基光催化劑，實現水體污染治理全程零碳凈化，與傳統催化劑相比，整體效率提升13.6倍，并已實現產業級制備條件。基于材料制備的光催化網，在工程應用中，使河水污染物在10天內減少80%，且持續效果長達一年。

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基于氮碳材料的晶面結構催化量子效率提升270倍。（課題組供圖）

目前，這一研究成果發表在《材料》期刊上，并已申請兩項發明ZL。在全國率先實現氮碳基光催化材料的工業應用。

隨著城市化進程加快，生活污水排放嚴重污染了城市水體，各種有機污染物的大量使用導致水體環境污染加劇，城市水網黑臭現象屢見不鮮，不僅嚴重影響城市環境和生態，還對生命健康造成巨大危害。傳統的水處理方法如截污納管和內源治理的防范需要鋪設大量管道，并將河水截留，把河底淤泥挖出來運走，工程量浩大，地方政府財政壓力大。

近年來，以催化材料為基礎的水處理方法成為黑臭水體處理的熱點，但目前的催化材料總體催化效率慢，催化材料壽命短，需要外加能量和持續投入。為此，朱興旺科研團隊長期致力于開發一種無需外加能量、成本低、持久性強、效果好的光催化材料。

經過長達5年的持續科研攻關，團隊成功研發并優化了一種全光譜響應的氮碳材料，該材料具有光生電子-空穴壽命長、化學穩定性高、光吸收范圍寬、光吸收能力強等特點。此外，經過持續改進，材料已實現了產業化制備。

在近期開展的工程實驗中，團隊利用新型材料制備的光催化網在靜態河水中成功恢復了河道生態系統，10天內讓河水污染物減少80%，有效恢復了其自凈能力。相比于其他水體凈化材料，處理效率大幅度提升，從常規的30天縮減到10天以下。另外在河道治理中，在每公里的河道，只需要鋪設寬度3m的光催化處理網，即可在10天內使河水的化學含氧量達到國家地表水I類標準。

“最近一年的研究表明，該材料在1年內光催化網能持續發揮水體凈化作用，分解有毒有機物、提高溶解氧、激活生態，凈化效率在1年后仍有70%。”團隊科研人員劉清介紹說，該光催化網目前主要適用于景觀河道水和工業廢水中的化學含氧量去除，也為治理城市污染河道，治理湖泊等大型水體，凈化水質，恢復水體自凈能力提供了方向，改善水體生態系統。

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