光催化新材料打造「環保衛士」

2020-11-22 人民網上海站

人民網上海10月16日電 (記者 姜泓冰)建築穿上一層高科技「外套」,外立面不用反覆衝刷也能歷久彌新;柏油馬路覆上一層「薄衣」, 就能釋放新鮮空氣,對空氣揚塵、汽車尾氣、PM2.5等環保頑疾說「不」——這不是夢想,而是已在長三角開展應用和試點工程的光催化新技術。近日在滬召開的第十六屆太陽能光化學與光催化學術會議上,記者獲悉,光催化材料今年入選中國科協組織遴選的「我國科技領域重大科學問題和重大工程技術難題」,這一始於上世紀60年代的科學研究正迎來成果轉化的春天。

淨化環境,「陽光」有奇效

光催化是指通過光的照射,自身不發生變化,卻可以促使其他物質發生化學反應的過程。以納米級二氧化鈦為主的光催化原料,在長波紫外光照射下,會發生類似於光合作用的光催化反應,產生羥基自由基和氧自由基等具有極強氧化性的產物,能夠將空氣中的甲醛、苯、TVOC(有害化合物)氨氣迅速分解為無毒無害的二氧化碳和水,同時殺滅大腸桿菌,金黃色葡萄球菌等細菌,起到淨化空氣抗菌防黴的作用。

「光催化技術在環保領域與現有技術相比因環境友好、成本更低因此應用潛力很好。在能源領域,光催化可以利用太陽能製造氫能,有助於實現能源結構調整,替代化石等其他能源。」中國科學院院士、大會學術委員主任、南京大學教授鄒志剛對光催化應用前景非常看好,他表示,「公共建築是光催化技術發揮環保功效的切入點,未來這項技術有望普及到室內裝潢、汽車外殼等領域,可以應用地方與民生息息相關,具有非常大的想像空間。

中國光催化技術的領軍人物、中國工程院院士、福州大學校長付賢智教授說,光催化技術作為複合高級氧化技術的一種,是指光催化劑在光的照射下,通過把光能轉化為化學能,使催化劑具有很強的氧化能力,可氧化分解各種有機化合物。這一技術從上個世紀六七十年代興起,但受制於技術極限和研究投入,多年來產品寥寥無幾。國內召開首屆光催化會議時,參會單位不到10家;今年的太陽能光化學與光催化大會已有兩千多家光催化研究、推廣和應用相關單位參加。隨著國家環保戰略的不斷推進,光催化的綠色技術正從實驗室走向市場,開始在環境光催化與能源光催化領域投入應用,可以分解空氣、水中、建築外表面中有害的有機物,降低空氣中PM2.5等的含量,實現化學需氧量、五日生化需氧量、高錳酸鹽、氨氮、總磷、溶解氧等檢測指標提升一個類別。

「這項技術的應用與百姓生活中的水、空氣、家居等都密切相關。」付院士舉例,「如光催化外牆自清潔塗料可有效分解空氣中甲醛等有害有機物,實現建築物外牆自清潔、抗老化、淨化空氣抑制PM2.5形成;光催化技術在空氣淨化器中的使用,可以有效去除甲醛、苯系物、TVOC等,光催化纖維可有效降解水中的COD、BOD5的含量等等。」

在中國科學院院士趙進才看來,我國光催化技術的發展前景將會十分廣闊。「市場需求呈幾何級增長,特別在產業化應用上需要得到政府的政策支持與推廣」。

校企合作,轉化新科技成果

為促進成果轉化,讓光催化的高新技術儘快服務百姓生活,在第十六屆太陽能光化學與光催化學術會議期間,上海師範大學與上海萬銘環保科技有限公司舉行了產學研合作籤約儀式。上師大資源化學教育部重點實驗室與行業領軍的萬銘環保合作,共同實現科技創新、人才培養和產業推進,讓光催化新技術加快走出實驗室階段,助力國家環保建設。

萬銘是新落戶松江G60科創走廊的擁有核心技術和智慧財產權的科創企業,擁有一支集教授、博士在內的高端智力人才團隊,正擬成立院士專家工作站。公司研發的光催化外牆自潔塗料已在長三角地區開展應用和試點,包括商業建築、醫院、體育健身場館、商業街道等均有涉及,其中有上海八萬人體育館(局部試點)、浦發銀行大樓杭州總部、上海交大附屬第一人民醫院松江分院、紹興美麗示範街沿街立面改造等。「每200平米的光催化建築物外牆相當於具有14棵白楊樹的空氣淨化能力,而材料在實驗室測試中獲得的壽命數據達50年。」上海萬銘環保光催化協同創新中心主任陳納新這樣告訴記者。

上海師範大學方面表示,學校將與該領域的上海龍頭企業開展長期合作,加快推動光催化、清潔膜等空氣淨化領域的學術成果和專利產業化,早日惠及民生,同時將聯合培養環保專業人才,聯合申報發明專利等。

第十六屆太陽能光化學與光催化學術會議由中國可再生能源學會光化學專業委員會委託,上海師範大學、上海電力學院和上海市化學化工學會聯合承辦,上海勵博文化傳播有限公司協辦、上海萬銘環保科技有限公司等支持。

(責編:嚴遠、軒召強)

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