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环境材料:为了绿水青山—《无机材料学报》近 

来源:材料研究学报 【在线投稿】 栏目:综合新闻 时间:2020-10-08

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放射性核素污染的高效去除是核电健康发展的重要关键科学问题之一。近年来,化学稳定性高、含功能基团量大、多孔结构可调的金属有机骨架材料 (MOFs)在放射性污染治理方面受到国内外高度关注。华北电力大学王祥学老师系统地介绍了MOFs及其复合材料在放射性核素吸附去除方面的研究进展, 从四个方面描述放射性核素与MOFs材料的界面作用机理, 并对MOFs材料的吸附性能与其它材料作了对比, 评价了MOFs材料在放射性污染治理中的应用前景。


2、多级孔沸石:催化剂寿命的保护神

多级孔沸石保留了传统沸石的特点, 并引入了多级孔结构, 可以极大改善分子的扩散和传质, 减少积碳, 延长催化剂的使用寿命。但眼花缭乱的沸石是如何合成的、又是如何调控的?中国科学院上海硅酸盐研究所陈航榕研究员介绍了千变万化孔结构的多级孔沸石的合成策略与机理,综述了多级孔沸石在孔结构调控方面的研究进展。

3、构筑异质结: 提高MOFs光催化性能的有效手段

构筑半导体与金属有机骨架材料(MOFs)异质结是提高MOFs光催化性能的有效途径,其中半导体量子点具有体积小、电荷转移长度短的独特优势,但是纯量子点容易自聚合,并导致光生载流子快速复合。湖北民族大学吴德勇副教授构筑了具有增强电荷分离的MoS2量子点/NH2-MIL-125复合光催化材料,结果显示复合材料的可见光光催化性能明显优于单一的块体MoS2和NH2-MIL-125, 降解常数分别是它们的5.8和7.4倍,并且光催化性能具有良好的稳定性。异质结的形成抑制了复合材料光生电子-空穴的复合, 进而提高了其光催化性能。


4、多级孔分子筛: 循环脱除VOCs

传统ZSM-5较小的微孔孔道不利于VOCs分子的吸附,利用微孔沸石晶体稳定性和酸性方面的优势, 并集合介孔结构对于较大分子的吸附能力, 有可能实现对全尺寸VOCs分子的吸附。此外, 通过负载铂赋予分子筛催化燃烧性能, 使得该材料成为既可以在室温吸附VOCs分子, 又能原位催化燃烧VOCs并再生的催化新材料华中科技大学郭利民教授制备的载铂多级孔ZSM-5分子筛催化剂,介孔结构与微孔结构并存极大提升了多级孔ZSM-5分子筛对邻二甲苯的吸附能力, 其饱和吸附量达到传统ZSM-5分子筛的8倍。此外, 介孔结构又提高了铂的分散度,使其具有最佳的催化燃烧邻二甲苯性能, 三次“吸附-催化燃烧”循环使用后的吸附容量依然基本保持不变,催化燃烧过程中无二次污染物生成,具有较高的吸附容量和循环使用稳定性。


5、含模板剂浆料: 节约成本的高手

氮氧化物污染已经成为一种严重的环境问题,利用分子筛催化剂选择性催化还原是其有效处理方法。为了降低现有铜基催化剂的制备成本,南京工业大学范益群教授直接利用含有模板剂的分子筛浆料为原料制备出铜基催化剂,减少了烘干、焙烧等工艺程序,并且其催化还原性能优异:在200~450℃下,NO转化率超过80%,300℃下的转化率达到97.8%。


6、介孔石墨相氮化碳载银:膜污染的阻击手

膜污染一直是膜分离应用中的主要问题,过滤抗菌的聚醚砜膜也不例外。江苏理工学院张曼莹老师制备了m-g-C3N4/Ag/聚醚砜(PES)纳米复合膜,发现添加m-g-C3N4/Ag可以改善纳米复合膜的断面结构及表面亲水性,显著提高纳米复合膜的过滤性能、抗菌性能以及可见光光催化性能。四步过滤实验对膜的综合抗污染性能的表征结果显示,所有纳米复合膜通量恢复率均显著高于纯PES膜。水洗和可见光照射后所有膜的膜通量恢复率均进一步提高。由此可见, 添加m-g-C3N4/Ag可以显著提高聚醚砜膜的抗菌性、可见光下光催化降解染料性能, 进而改善其综合抗污染性能。


7、N掺杂TiO2:催化CO2的高手

利用太阳能可将大气中富余的CO2催化转化为燃料资源(如甲醇),但仍需进一步改进催化剂以提高甲醇合成产率。海南大学熊春荣教授采用气相生长法在介孔SiO2球的表面上制备的氮掺杂TiO2纳米纤维,带隙变窄、光生电子还原能力更强, 使其在可见光下催化还原CO2合成甲醇的产率大幅提高了40%。

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