昆明理工大學研究團隊利用光催化高級氧化技術，助力新型水處理技術的發(fā)展在高原區(qū)域水污染防治和水污染治理安全取得關鍵進展。
4月26日，從昆明理工大學獲悉，該校建筑工程學院污染過程控制與模擬團隊，近期利用光催化高級氧化技術，助力新型水處理技術的發(fā)展在高原區(qū)域水污染防治和水污染治理安全取得關鍵進展。相關成果發(fā)表在國際期刊《能源與環(huán)境材料》上。
在綠色水處理技術中，太陽能驅動的半導體光催化技術因無須添加化學氧化劑而備受關注。然而，受傳統(tǒng)光催化劑自身的限制，導致具有強氧化能力的空穴難以有效積累，尤其在無氧條件下無法充分發(fā)揮其直接氧化污染物的優(yōu)勢。而且，現(xiàn)有研究對空穴定向富集機制的系統(tǒng)性調(diào)控仍是空白。
研究示意圖。昆明理工大學供圖
針對這一難題，昆明理工大學副教授周華晶、教授何亮等人攜手，創(chuàng)新地將多尺度結構工程與異質(zhì)界面工程相結合，提出“結構－電場”協(xié)同調(diào)控策略，成功制備出具有“蛋黃－雙殼”構型的銅基復合微球。該材料通過構建多級電子傳輸通道與梯度電場，促使光電子向內(nèi)核定向遷移，同時將氧化性空穴錨定在表面活性位點。結合銅納米顆粒的等離子體共振增強效應，實現(xiàn)了光能吸收與電荷分離效率的同步提升。實驗顯示，該材料對四環(huán)素類抗生素的太陽能驅動降解效率達到傳統(tǒng)材料的數(shù)十倍，處理后的水體滿足生態(tài)安全要求。
研究中，團隊詳細探究了材料的合成策略、微觀結構、物理化學性質(zhì)、光學性能、能帶結構、載流子分離原理等。通過多種表征手段，證實了材料的成功制備及優(yōu)異性能。以四環(huán)素為模型的污染物實驗表明，優(yōu)化后的降解效率高達100%，且具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和pH適用性，在多種水體基質(zhì)中均表現(xiàn)出高效的降解能力。
據(jù)悉，昆明理工大學污染過程控制與模擬團隊長期聚焦云南高原區(qū)域水污染及供水安全保障需求，開展多項相關研究，并提供技術和咨詢服務。此次突破，為半導體光催化劑上長壽命空穴的積累提供了全新設計策略，可推動了新型水處理技術發(fā)展，在污水處理、水資源凈化等領域具有廣闊應用前景。
來源：科技日報
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