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                      地球環境研究所在通過路面負載納米複合光催化薄膜實現環境空氣淨化方面取得研究進展
                      2020-07-09| 编辑: | 【 】【打印】【關閉

                        

                        近年來,我國大氣汙染防治成效顯著,切實改善空氣質量,打贏“藍天保衛戰”,是關乎我國生態文明建設的關鍵。氮氧化物(NOx)是灰霾和臭氧生成的關鍵前體物之一,主要來源于機動車尾氣排放等人類活動。納米光催化技術是去除環境大氣中NOx的理想選擇。但是,對于光催化技術在半封閉/開放空間中的應用,尚需解決催化劑宏量制備、牢固塗覆、環境因素幹擾等難題。

                        针对上述难题,中國科學院地球环境研究所黄宇研究员团队通过低温水解法,成功实现了g-C3N4/TiO2納米光催化溶膠的宏量制備。該技術避免了粉體催化劑的固載問題,通過噴塗即可得到附著力超強(0級)的薄膜材料。隨後,該團隊通過在兩條平行路面上,對比噴塗上述光催化溶膠,系統研究了g-C3N4/TiO2薄膜的NOx淨化效能,考察了環境因素(太陽輻照、車流量、風速風向等)的影響。外場觀測結果顯示,塗覆後的路面局域NOx濃度平均降低27.8%,且在太陽輻照度低(< 5000 W/m2)、車流量大(> 70/10 min)的時間段(7:0010:0017:0019:00)內NOx的平均去除率達35.7%。由此表明,薄膜材料的太陽光利用率高,車流量是影響其性能的主要因素。加速環境模擬老化實驗及光照前後薄膜的接觸角參數表明,光致親水性使得薄膜材料具有自清潔能力,有助于其再生。上述成果爲光催化技術在實際應用中的材料選擇、效能測試、影響因素評估提供了參考,發表于國際期刊Solar RRLIF:7.5, DOI:10.1002/solr.202000170)。

                        此外,基于上述薄膜材料制備工藝,研究團隊通過Ti3+自摻雜、CQDs改性、Mn系常溫/光催化協同等手段,開發了一系列兼具氣態汙染物(NOxVOCs等)淨化能力和滅菌消毒作用的高效TiO2基复合催化薄膜材料,并已实现薄膜材料年量产千吨级。经第三方機構检测,团队所研发的薄膜材料对甲型流感病毒(H3N2)和大腸埃希氏菌的殺滅效率可達99.54%99.97%。部分材料已在大型太陽能城市空氣清潔綜合系統(HSALSCS)西安國家示範工程項目以及空氣淨化路燈中規模應用,可用于學校、醫院、商場等公共區域的空氣淨化及病菌消殺。

                        上述工作得到了國家重點研發計劃納米專項,国家自然科学基金,中國科學院战略性先导科技专项等項目的資助。

                      原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/solr.202000170

                         

                        1. g-C3N4/TiO2薄膜光催化去除NOx的示意圖(源自Solar RRLDOI:10.1002/solr.202000170)。

                         

                        


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