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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)。

1.項(xiàng)目簡(jiǎn)介：本設(shè)計(jì)了一種制備結(jié)晶氮化碳薄膜的裝置，設(shè)有脈沖電弧放電的機(jī)構(gòu)及電路，該電路由高壓和電弧產(chǎn)生電路組成；該機(jī)構(gòu)包括基板和與之相連的電加熱器，設(shè)有半密封箱體，基板、電加熱器和電極位于半密封箱體腔內(nèi)，基板位于電極的下方或四周，設(shè)有2條帶有控制閥的管道，分別通氮?dú)夂腿芤海湎露松钊氚朊芊庀潴w腔內(nèi)，通溶液的管道下端出口處于電極的上方。該裝置能高效率、高質(zhì)量地制備出結(jié)晶氮化碳薄膜，能方便地將結(jié)晶氮化碳薄膜涂層制備到管徑較小的管道內(nèi)壁，從而有利于結(jié)晶氮化碳薄膜的推廣應(yīng)用。項(xiàng)目已獲實(shí)用國(guó)家新型專利權(quán)。2.技術(shù)特點(diǎn)：該發(fā)明解決了氮化碳薄膜低溫常壓沉積的困難，而且提供了能高效率、高質(zhì)量地制備結(jié)晶氮化碳薄膜的方法及裝置。與其它方法相比，該發(fā)明的顯著特點(diǎn)是：在常壓下合成的產(chǎn)品主要為結(jié)晶氮化碳薄膜；沉積速率快，在大氣環(huán)境下產(chǎn)生稠密的含碳、氮等離子體，從而提高了生產(chǎn)效率，利于推廣結(jié)晶氮化碳薄膜的應(yīng)用。

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，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)專利。采用該專利技術(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。

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，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)，在提升了光觸媒的催化能力的同時(shí)，又降低了光觸媒對(duì)光線強(qiáng)度的要求，有效解決了光觸媒在船艙內(nèi)難以發(fā)揮作用的問(wèn)題。 技術(shù)成熟度 針對(duì)光觸媒在光線較弱的地方效果不佳的問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)與海軍某部共建實(shí)驗(yàn)室，面向海軍艦艇特種涂層方面需求，開(kāi)發(fā)了石墨烯-二氧化鈦-金顆粒-納米光催化劑的自清潔涂層材料，并拓展其在民用環(huán)保涂層應(yīng)用。目前，本產(chǎn)品正在進(jìn)行最后的測(cè)試和驗(yàn)證。 投產(chǎn)條件和預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益 本產(chǎn)品以光觸媒、石墨烯和少量金顆粒為原料，產(chǎn)品綠色環(huán)保，效果顯著。隨著行業(yè)技術(shù)水平的不斷提升，市場(chǎng)不斷規(guī)范，再加上人民的生活水平不斷提升和對(duì)健康生活提出的新的要求，我國(guó)光觸媒行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將不斷擴(kuò)大，規(guī)模增速保持在4%左右，預(yù)計(jì)到2025年將達(dá)到68億元左右的市場(chǎng)規(guī)模。本產(chǎn)品在光強(qiáng)較弱且受到裝修污染的場(chǎng)景里能有很好的應(yīng)用，有望占領(lǐng)較大的市場(chǎng)份額。

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，獲得用戶的高度認(rèn)可。

本發(fā)明提供一種零價(jià)鐵與TiO2光催化耦合的類芬頓光催化反應(yīng)體系的方法，該方法步驟：配制1L濃度為10mg/L-100mg/L的模擬染料廢水置于玻璃容器中，向該模擬染料廢水中加入0.1g-2g?Fe0，用濃度為1mol/L的HCl溶液調(diào)節(jié)所述模擬染料廢水的pH=3，然后向所述染料廢水中投加1g/L的TiO2催化劑，開(kāi)啟λ=254nm的紫外燈，將盛有模擬染料廢水的玻璃容器置于所述紫外燈下，開(kāi)啟曝氣泵，采用玻璃容器底部曝氣方式驅(qū)動(dòng)混合反應(yīng)體系中的HCl溶液、TiO2催化劑和模擬染料廢水，反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉紫外燈和曝氣泵，往反應(yīng)體系中加入2-10ml濃度為1mol/L的NaOH溶液，靜置沉淀30-60min。本發(fā)明的效果是可降低反應(yīng)體系中35%-50%的色度和濁度，出水水質(zhì)可達(dá)到（GB18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。

南京市“321”人才計(jì)劃重點(diǎn)支持項(xiàng)目。以光催化高效降解技術(shù)為核心（替代試樣的加熱氧化預(yù)處理），以流動(dòng)注射進(jìn)樣及分光光度檢測(cè)為特點(diǎn)（替代手工操作），以現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法為基礎(chǔ)（良好銜接），能以2 min/樣的速度連續(xù)、全自動(dòng)地檢測(cè)水中的總磷和總氮。每樣的試劑消耗不超過(guò)2元。在環(huán)境水樣、工業(yè)循環(huán)冷卻水、油田注水、工業(yè)和生活污水等分析及教學(xué)和科研領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。該項(xiàng)目擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，目前已小批量生產(chǎn)。