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可以净化海水的“布”

发布时间:2018-10-09 阅读数:555

随着经济的快速发展,海洋环境污染日益严峻。浙江省海域面积高达26万平方公里,大陆海岸线和海岛岸线占全国海岸线总长的 20.3%,居中国第一,有机物污染问题非常严重,造成赤潮、海洋物种大量死亡甚至灭绝等严重影响海洋生态、海洋经济、人类健康及社会安全,成为社会关注焦点。这些有机污染物居有成份复杂、毒性大、难降解等特点,传统的治理技术很难彻底处理。因此,海洋中有毒有机污染物的有效降解技术是目前环境领域最迫切的科学问题。光催化技术是一种在环境领域有着重要应用前景的绿色技术。它可以直接利用太阳光矿化环境中难降解的、有毒的有机污染物,是一种环境友好、绿色、廉价可行的环境治理新技术。

光催化技术的核心是研究开发出具有催化活性高、稳定性好、易回收且可循环利用的光催化剂。目前,光催化技术发展主要面临以下难题,第一,研究得最多、公认高效的光催化剂是 TiO2,但只能被紫外光驱动,对太阳能的利用率低;第二,催化活性差;第三,难回收再利用,易造成二次污染。

在众多的半导体光催化剂中,氮氧钽具有较宽的可见光吸收光谱,可以利用波长达500nm的可见光,是一种性能优异的可见光光催化材料,引起科研工作者的极大关注。因此,开发易回收、高效且可见光响应的氮氧钽异质结纤维光催化剂用于降解海水中有机污染物的研究具有重要引导意义,成为当前该领域研究的重要课题。

毕业于东华大学的李世杰在博士就读期间就已经开始从事此项研究。2014年,李博士到了浙江海洋大学后,获得了浙江省自然科学基金青年项目的资助。

在基金项目的支持下,李世杰重新搭建平台,继续从事该领域的研究,先后研究了多种高效可见光响应、稳定易回收的氮氧钽异质结纤维光催化剂(如TaON纤维、Pt/TaON 纤维、Bi2MoO6/Ta3N5纤维、Ag2O/Ta3N5 纤维等),并深入研究了该氮氧钽异质结纤维光催化剂的可见光光催化活性、循环使用稳定性能及光催化降解有机污染物机制。他将纺织技术运用到了自己的研究中,通过静电纺丝方法,成功实现了系列氮氧钽异质结纤维光催化剂的制备,并实现了形态、组分及结构的人工控制。为发展一种简单、经济、环保、实用的异质结纤维光催化剂的制备技术奠定了扎实的理论基础。

催化材料在高压的条件下被拉成纳米丝,用肉眼看上去就像一张无纺布,通过电子显微镜放大一万倍,会发现这些“无纺布”都是由一条条长度大约在一两百纳米左右的纳米纤维组成。纳米纤维的直径小、孔隙多、体表面积大,极易吸附接触到的污染物,经过可见光照射后,可激发材料的催化作用,将污染物分解,并具有易回收的特点,可用于降解海水中常见有机污染物。李博士说目前这张的脆性比较大,如果能解决柔韧性的问题,它将在水体净化中发挥不可估量的作用。

本项目采用静电纺丝技术来制备两种具有不同结构的、可见光响应的氮氧钽异质结纤维光催化剂,研究异质结纤维中成分、结构对其性能影响以及光生载流子的产生、拆分和传输规律,优化SHFs的可见光光催化性能,并探索在可见光激发下它们光催化降解海水中有机污染物的性能,遴选出高效的钽基异质结纤维催化剂,揭示其对有机污染物的降解机理。该项目将为制备具有自主知识产权、易回收和高效稳定的可见光光催化降解海洋有机污染物的光催化材料奠定基础,也为以后光催化技术解决海洋环境有机物污染问题并走向实用化提供有效途径。

        

                                (作者:赵丽娜   通讯员:钱昊  徐敏)

 

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