《多孔材料的仿生合成、结构调控及光催化/吸附性能研究》

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光催化技术展现了解决环境污染等方面的巨大潜力。如何提高光催化材料的太阳光利用效率和催化活性是制约光催化技术实用的关键问题。而自然界的植物和藻类历经千百万年自然选择的残酷竞争,已进化出了能有效捕捉、吸收和利用太阳光的特殊结构和净水等功能。该项目历时15年,在973前期、国家自然科学基金(1个国家自然科学基金-云南联合重点、2个面上)等十余个项目持续支持下,立足云南丰富生物资源,突破多孔材料及可见光催化剂传统合成方法局限,在国际上较早开展了生物模板法制备多孔光催化剂研究。同时围绕介孔TiO2、SiO2、金属-有机骨架材料(MOFs)等多孔材料,通过掺杂、敏化、复合材料构建等方法合成出了系列高效可见光催化剂和吸附除磷材料,主要科学发现如下:

1. 率先构建了能仿多种常见植物皮、叶及藻类的多层次、多维生物精细构型的多级结构光催化剂的系统合成方法,发现了生物精细构型与所制仿生光催化剂结构及光催化效率之间存在构效关系。首次实现ZnIn2S4立方相和六方相异相结的生物模板合成。

2. 与仅限于组织结构仿生的普通生物模板法和传统染料敏化法均完全不同,原创性地发展了直接利用植物分泌的乳液、提取物、天然色素、市售染料等光敏物质分子模板合成介孔TiO2光催化剂新方法。

3. 首次提出"染料敏化MOFs"新方法并发现MOFs自身对CdS传统光催化剂的敏化增强作用。引领染料敏化MOFs及其复合半导体等研究热潮(分别是ESI 0.87%、1.65%)。

4. 自主合成的高活性光催化剂与多孔吸附除磷材料在褐煤气化废水、烟草废水、山区饮用水处理等方面实现规模化应用验证。被认定为国家光电子能源材料国际联合研究中心、云南省工业废水光催化处理工程技术研究中心、云南省高校特殊污染物光催化处理工程研究中心、云南绿色褐煤能源化学协同创新中心、云南大学水污染光催化治理技术省创新团队和云南省高校水污染治理化学科技创新团队。

项目发表52篇SCI学术论文,累计影响因子141.42,总被引1473次(其中SCI 1249次)。

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