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- 發(fā)布時間2018-06-11 09:05
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中國科學院上海硅酸鹽研究所首席研究員黃富強帶領(lǐng)科研團隊歷經(jīng)7年攻關(guān)，成功研發(fā)出治污新材料，該材料由三維石墨烯管和黑色二氧化鈦兩種特殊材料混合而成，太陽光照射2周內(nèi)，可較明顯改善水質(zhì)，幫助污水變清。部分成果今年初獲得“國家自然科學獎”二等獎，現(xiàn)已在上海、安徽等地成功示范。
該技術(shù)的治污原理是“物理吸附＋光化學催化降解”。三維石墨烯管作為關(guān)鍵的光生載流子分離和傳導網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)集污染物的高效吸附與可見光響應的黑色二氧化鈦原位降解一體化的突出功效，新型三維石墨烯強化黑色二氧化鈦材料，擁有對某些有機污染物1000倍自身重量的超強吸附性能、可吸收高達90-95%的全太陽光譜，所產(chǎn)生氧化力極強的自由基能把捕獲來的有機污染物高效氧化分解為水、二氧化碳。
該研究團隊于2018年4月下旬起在滬皖等地進行了示范，共鋪設(shè)光降解吸附網(wǎng)3000多張，覆蓋水域總面積近4萬平方米，治污效果明顯。經(jīng)檢測，安徽省肥東縣定光河各項水質(zhì)指標均有較大幅度提升；上海市天山公園水質(zhì)代表性指標均從劣五類水改善至五類水以上，其中，化學需氧量從劣五類改善至三類水，氨氮三類水改善至二類水；其它示范地同樣具有類似明顯成效。技術(shù)本身具有較強的原創(chuàng)性和先進性，對特定有機污染物的降解速度與傳統(tǒng)材料相比提高5-10倍，有望對傳統(tǒng)污水處理技術(shù)帶來變革，推廣應用于服務(wù)國計民生、解決國家污染防治重大需求。
該技術(shù)示范效果較為顯著，具有成本低、效益高、效果好等優(yōu)點，在應用過程中不存在二次污染，尤其適用于城市黑臭水體的治理。施工工期短，經(jīng)數(shù)日光照即可消減黑臭，使水體變清。三維石墨烯增強黑色二氧化鈦的光催化技術(shù)特點包括：安全（材料無毒、無污染、衛(wèi)生安全、綠色低碳）、經(jīng)濟（材料成本低、使用與運行維修費用低、僅利用太陽光）、效果好（效率高、壽命長、有毒有機物均可降解，提升溶解氧）、特色明顯（不動底泥進行原位處理）、激活水生態(tài)（快速增加黑臭水體溶解氧，降解有毒有機物），還可恢復水體長期自凈化能力。
黃富強團隊在三維石墨烯和黑色二氧化鈦的熱點研究領(lǐng)域具有國際領(lǐng)跑地位。黑色二氧化鈦的國際領(lǐng)先研究被著名網(wǎng)站Chemistry View以“Black titania：Black is New White”為題作專文評述；石墨烯和三維結(jié)構(gòu)方面的開創(chuàng)性研究，極具原創(chuàng)質(zhì)子型的氮摻雜介孔石墨烯和被稱為材料之王的三維石墨烯管入選中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟評選出的2015年度具有影響力的十大新材料。
這些原創(chuàng)研究成果在Science、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、EES和Nano letters等高水平期刊上發(fā)表SCI論文90余篇，引用超過5500次，獲得發(fā)明專利50多項。目前上述兩大關(guān)鍵材料已經(jīng)實現(xiàn)規(guī)?；苽?，并出口至加拿大、新加坡、沙特等國，由團隊自主設(shè)計、搭建的綠色、低成本生產(chǎn)線，已經(jīng)具備50噸年產(chǎn)能。
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