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遼寧石油化工大學(xué)張靜、李長(zhǎng)波團(tuán)隊(duì)將多年研究成果“光催化消毒滅菌技術(shù)”、“生活污水、固體廢棄物無(wú)害化處理技術(shù)”等關(guān)鍵技術(shù)無(wú)償捐獻(xiàn)給地方企業(yè)，助力企業(yè)戰(zhàn)勝疫情早日復(fù)工復(fù)產(chǎn)。捐贈(zèng)的技術(shù)首先在撫順?shù)X業(yè)有限公司試行。 光催化材料是一種以納米級(jí)二氧化鈦為代表的具有光催化功能的半導(dǎo)體材料的總稱(chēng)，它涂布于基材表面，在紫外光及可見(jiàn)光的作用下，產(chǎn)生強(qiáng)烈催化降解功能，能有效地降解空氣中甲醛等有毒有害氣體，殺滅多種細(xì)菌和病毒，并將細(xì)菌或真菌釋放出的毒素分解及無(wú)害化處理，具備除臭、抗污、凈化空氣等功能。張靜教授多年研究光催化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，曾獲得國(guó)家發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利。采用該專(zhuān)利技術(shù)制備的納米氧化鈦溶膠，顆粒大小合適、粒子分散度好，消毒殺菌、凈化空氣效果好。將其噴涂在辦公場(chǎng)所可以有效切斷污染源，避免病毒擴(kuò)散傳播，維護(hù)員工身體健康。對(duì)人流密集重點(diǎn)區(qū)域（如會(huì)議室、辦公室、食堂），除了采用傳統(tǒng)酒精消毒劑外，還可以采用光催化消毒滅菌技術(shù)進(jìn)行消毒。新冠病毒可通過(guò)糞便和污水傳播擴(kuò)散，針對(duì)這一情況，污水處理廠通過(guò)“紫外線、臭氧、次氯酸鈉”進(jìn)行“三重消殺”，但是過(guò)量消毒劑會(huì)沖擊下游生化系統(tǒng)。因此，工業(yè)企業(yè)應(yīng)該在生活污水出廠之前進(jìn)行預(yù)處理，保證效果的前盡量提下減少消毒劑的使用。

從寒假到現(xiàn)在，清華大學(xué)天津高端裝備研究院表界面微納技術(shù)研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)清華高端院表界面所）的實(shí)驗(yàn)室里，科研人員已連續(xù)忙碌了好多天。為了趕制捐獻(xiàn)給抗疫醫(yī)務(wù)人員的消毒除菌凝膠，留在天津的研究所員工幾乎全部上崗。由于生產(chǎn)線工人沒(méi)有復(fù)工，這些科研工作者們就成了“臨時(shí)工”，實(shí)驗(yàn)室成了“臨時(shí)生產(chǎn)線”。“相比傳統(tǒng)噴灑消毒液的方式，緩釋二氧化氯可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期持續(xù)消毒，無(wú)死角覆蓋，是一種更好的消毒方式。”清華高端院表界面所常務(wù)副所長(zhǎng)杜川說(shuō)。在北京清華長(zhǎng)庚醫(yī)院執(zhí)行院長(zhǎng)董家鴻院士的建議下，大年初二，高端院應(yīng)急專(zhuān)項(xiàng)小組緊急集結(jié)，針對(duì)除菌消毒的應(yīng)用需求，在之前技術(shù)儲(chǔ)備的基礎(chǔ)上，以最快的速度研發(fā)出以緩釋二氧化氯技術(shù)為核心的消毒除菌凝膠，為這場(chǎng)特殊戰(zhàn)“疫”提供綠色、安全、長(zhǎng)期高效的消毒除菌新手段。經(jīng)廣東省微生物分析檢測(cè)中心檢測(cè)，殺菌率達(dá)到99.9%。一瓶消毒除菌凝膠可以在10—20平方米的房間使用1—2個(gè)月，而且其揮發(fā)濃度僅為美國(guó)國(guó)家職業(yè)安全衛(wèi)生協(xié)會(huì)建議暴露限值0.1ppm濃度（parts per million）的三分之一，在保證消殺效果的同時(shí)，不會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生影響。

新冠疫情的爆發(fā)，使人們對(duì)空氣消毒日益重視。其中，紫外輻射是一種常見(jiàn)的空氣消毒技術(shù)。然而，在實(shí)際的消毒過(guò)程中，微生物往往存在“復(fù)活”現(xiàn)象，從而大大影響了消毒效果。 近日，天津大學(xué)王燦教授團(tuán)隊(duì)提出了一種基于單層Ti3C2Tx（MXene）和暴露{001}晶面的TiO2的新型光催化劑，提高了光催化活性，取得了更高的消毒效率。該研究對(duì)前體MAX相蝕刻、插層、超聲剝層，制備單層Ti3C2Tx納米片，即MXene；通過(guò)水熱法并同時(shí)調(diào)控TiO2晶面，合成光催化劑MXene/{001}TiO2，浸漬涂覆于聚氨酯（PU）海綿。 在此基礎(chǔ)上，該研究將涂覆TiO2/MXene的PU海綿填充入連續(xù)流光催化反應(yīng)器，用于動(dòng)態(tài)的空氣消毒，發(fā)現(xiàn)相比于傳統(tǒng)的紫外消毒技術(shù)顯著提高了對(duì)空氣微生物的滅活效率。該研究進(jìn)一步探究了紫外/光催化消毒后的空氣微生物在有光（光復(fù)活）和無(wú)光（暗修復(fù)）條件下的復(fù)活情況，結(jié)果表明，與單獨(dú)紫外消毒相比，經(jīng)過(guò)光催化滅活的空氣微生物基本無(wú)暗修復(fù)現(xiàn)象，在可見(jiàn)光下細(xì)菌濃度甚至呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢(shì)。進(jìn)一步對(duì)滅活機(jī)理的研究發(fā)現(xiàn)，紫外線通過(guò)作用于細(xì)胞DNA生成嘧啶二聚體滅活細(xì)菌，該損傷可在一定波長(zhǎng)的可見(jiàn)光下被修復(fù)，細(xì)菌復(fù)活；而光催化的加入產(chǎn)生了活性氧自由基，對(duì)細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)造成了不可逆的損傷，這類(lèi)損傷難以修復(fù)。因此，基于該研究中合成的新型光催化劑，可以達(dá)到更高的空氣消毒效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更徹底的消毒效果。相關(guān)的技術(shù)成果可以應(yīng)用于因新冠疫情感染場(chǎng)所的空氣消毒。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:新冠疫情的爆發(fā)，使人們對(duì)空氣消毒日益重視。其中，紫外輻射是一種常見(jiàn)的空氣消毒技術(shù)。然而，在實(shí)際的消毒過(guò)程中，微生物往往存在“復(fù)活”現(xiàn)象，從而大大影響了消毒效果。 近日，天津大學(xué)王燦教授團(tuán)隊(duì)提出了一種基于單層Ti3C2Tx（MXene）和暴露{001}晶面的TiO2的新型光催化劑，提高了光催化活性，取得了更高的消毒效率。該研究對(duì)前體MAX相蝕刻、插層、超聲剝層，制備單層Ti3C2Tx納米片，即MXene；通過(guò)水熱法并同時(shí)調(diào)控TiO2晶面，合成光催化劑MXene/{001}TiO2，浸漬涂覆于聚氨酯（PU）海綿。 在此基礎(chǔ)上，該研究將涂覆TiO2/MXene的PU海綿填充入連續(xù)流光催化反應(yīng)器，用于動(dòng)態(tài)的空氣消毒，發(fā)現(xiàn)相比于傳統(tǒng)的紫外消毒技術(shù)顯著提高了對(duì)空氣微生物的滅活效率。該研究進(jìn)一步探究了紫外/光催化消毒后的空氣微生物在有光（光復(fù)活）和無(wú)光（暗修復(fù)）條件下的復(fù)活情況，結(jié)果表明，與單獨(dú)紫外消毒相比，經(jīng)過(guò)光催化滅活的空氣微生物基本無(wú)暗修復(fù)現(xiàn)象，在可見(jiàn)光下細(xì)菌濃度甚至呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢(shì)。進(jìn)一步對(duì)滅活機(jī)理的研究發(fā)現(xiàn)，紫外線通過(guò)作用于細(xì)胞DNA生成嘧啶二聚體滅活細(xì)菌，該損傷可在一定波長(zhǎng)的可見(jiàn)光下被修復(fù)，細(xì)菌復(fù)活；而光催化的加入產(chǎn)生了活性氧自由基，對(duì)細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)造成了不可逆的損傷，這類(lèi)損傷難以修復(fù)。因此，基于該研究中合成的新型光催化劑，可以達(dá)到更高的空氣消毒效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更徹底的消毒效果。相關(guān)的技術(shù)成果可以應(yīng)用于因新冠疫情感染場(chǎng)所的空氣消毒。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院/能源與環(huán)境光催化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的研究論文“Molecular-level insights on the reactive facet of carbon nitride single crystals photocatalysing overall water splitting”在國(guó)際頂級(jí)刊物《Nature Catalysis》在線發(fā)表。 氫氣由于其能量密度高，燃燒后生成水清潔無(wú)污染，是未來(lái)能源的理想載體。太陽(yáng)能光催化分解水制氫氣被認(rèn)為是獲取氫能源的理想途徑之一。開(kāi)發(fā)高效廉價(jià)的光催化劑是光解水技術(shù)的核心。近年來(lái)，氮化碳光催化劑由于其制備工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，無(wú)毒無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，受到了廣泛的關(guān)注。 該工作以具有高結(jié)晶度的氮化碳光催化劑polytriazine imides（PTI）單晶為模型，研究了其在光催化全解水反應(yīng)中的活性面。光催化全解水實(shí)驗(yàn)表明，PTI的性能與其{10-10}/{0001}晶面的面積比呈近似線性關(guān)系，進(jìn)一步證實(shí)了{(lán)10-10}晶面是光催化反應(yīng)的活性面。此外，{10-10}晶面比例最大的光催化劑在全解水中的產(chǎn)氫與產(chǎn)氧速率分別達(dá)到了１８６μmol／h和９１μmol／h，在３６５ｎｍ單色光照下的量子效率達(dá)到了８％，高于之前報(bào)道的結(jié)果。該論文從分子尺度上研究了氮化碳光催化劑的反應(yīng)活性面，為高性能氮化碳光催化劑的發(fā)展提供了重要的研究基礎(chǔ)。

福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院/能源與環(huán)境光催化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的研究論文“Molecular-level insights on the reactive facet of carbon nitride single crystals photocatalysing overall water splitting”在國(guó)際頂級(jí)刊物《Nature Catalysis》在線發(fā)表。 氫氣由于其能量密度高，燃燒后生成水清潔無(wú)污染，是未來(lái)能源的理想載體。太陽(yáng)能光催化分解水制氫氣被認(rèn)為是獲取氫能源的理想途徑之一。開(kāi)發(fā)高效廉價(jià)的光催化劑是光解水技術(shù)的核心。近年來(lái)，氮化碳光催化劑由于其制備工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，無(wú)毒無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，受到了廣泛的關(guān)注。 該工作以具有高結(jié)晶度的氮化碳光催化劑polytriazine imides（PTI）單晶為模型，研究了其在光催化全解水反應(yīng)中的活性面。光催化全解水實(shí)驗(yàn)表明，PTI的性能與其{10-10}/{0001}晶面的面積比呈近似線性關(guān)系，進(jìn)一步證實(shí)了{(lán)10-10}晶面是光催化反應(yīng)的活性面。此外，{10-10}晶面比例最大的光催化劑在全解水中的產(chǎn)氫與產(chǎn)氧速率分別達(dá)到了１８６μmol／h和９１μmol／h，在３６５ｎｍ單色光照下的量子效率達(dá)到了８％，高于之前報(bào)道的結(jié)果。該論文從分子尺度上研究了氮化碳光催化劑的反應(yīng)活性面，為高性能氮化碳光催化劑的發(fā)展提供了重要的研究基礎(chǔ)。

船舶在長(zhǎng)期在干燥 高鹽、高腐蝕的還是環(huán)境中航行，油漆容易剝落，為了保養(yǎng)船舶 延長(zhǎng)船舶使用壽命。船舶上經(jīng)常需要補(bǔ)刷油漆。光觸媒是一種以納米級(jí)二氧化鈦為代表的具有光催化功能的光半導(dǎo)體材料的總稱(chēng)，它在紫外光及可見(jiàn)光的作用下，產(chǎn)生強(qiáng)烈催化降解功能：能有效地降解空氣中有毒有害氣體，還具備除甲醛、除臭、抗污、凈化空氣等功能。但是光觸媒在發(fā)揮作用時(shí)需要較強(qiáng)光照來(lái)催化，這導(dǎo)致它在長(zhǎng)年見(jiàn)不到陽(yáng)光，只能依靠普通照明燈光的船舶內(nèi)部船艙失去用武之地。團(tuán)隊(duì)巧妙地應(yīng)利用石墨烯和金顆粒的特點(diǎn)，

本項(xiàng)目針對(duì)目前室內(nèi)空氣污染日益嚴(yán)重、對(duì)人體健康危害日益增加的問(wèn)題，成功解決了納米光催化技術(shù)的應(yīng)用難題，將其應(yīng)用于室內(nèi)空氣凈化，并根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況，開(kāi)發(fā)出多種終端產(chǎn)品，包括用于家庭的光催化空氣凈化器，用于交通工具的車(chē)載空氣凈化器以及用于公共場(chǎng)所中央空調(diào)系統(tǒng)的光催化空氣凈化裝置。該項(xiàng)目被認(rèn)定為上海市高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目，已具備年產(chǎn)2萬(wàn)臺(tái)納米光催化空氣凈化裝置的生產(chǎn)能力。經(jīng)權(quán)威部門(mén)檢測(cè)，納米光催化空氣凈化裝置對(duì)細(xì)菌殺滅率高達(dá)99.90%，對(duì)TVOC的脫除率為90%，對(duì)可吸入顆粒物的凈化效率達(dá)國(guó)標(biāo)的1.6倍，其綜合技術(shù)總體上處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，在細(xì)菌殺滅率和脫除TVOC的功能上達(dá)到國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品的先進(jìn)水平。目前中央空調(diào)用凈化裝置已在浦東星河灣酒店、興業(yè)銀行、中科院西安光機(jī)所等多家單位獲得應(yīng)用，其凈化效果遠(yuǎn)優(yōu)于普通的吸附、靜電除塵等技術(shù)手段，獲得用戶(hù)的高度認(rèn)可。