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合肥研究院在納米光催化材料的回收利用及功能織物涂層研究中取得進(jìn)展
文章來(lái)源：未知 更新時(shí)間：2018-01-24 09:41:08
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據(jù)悉，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院應(yīng)用技術(shù)研究所先進(jìn)材料中心研究員田興友、副研究員張獻(xiàn)帶領(lǐng)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，在納米光催化材料的回收利用及功能織物涂層研究中取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在 Cellulose 上。 在眾多污染物治理技術(shù)中，光催化技術(shù)被認(rèn)為是最有前途的治理途徑。光催化材料能夠在清潔太陽(yáng)光的作用下有效地降解污染物，各種各樣的光催化納米材料已被研究用于液體或氣體污染物的凈化，如TiO 2 ，g-C 3 N 4 ，Ag 3 PO 4 等，如何將這類材料回收再利用卻是目前存在的關(guān)鍵問(wèn)題。
前期工作中，課題組利用新型的層層自組裝技術(shù)構(gòu)筑了一系列綠色環(huán)保的功能棉纖維織物涂層，如具有快速自熄、高效防火的棉織物涂層，綠色防火與高效抗菌與一體的雙功能棉織物涂層等。相關(guān)成果發(fā)表在 Cellulose 上，并授權(quán)兩項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利。考慮到棉織物疏松多孔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及親水、天然、廣泛應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，課題組以其為負(fù)載模板，成功構(gòu)筑納米光催化織物涂層，實(shí)現(xiàn)納米光催化材料的回收再利用，并通過(guò)納米光催化材料的交替層層組裝，大幅提高光催化效率。
科研人員首先分別制備二氧化鈦與碳納米管的正負(fù)電解質(zhì)溶液，之后采用層層自組裝（layer-by-layer self-assembly）技術(shù)，將二者交替構(gòu)筑在棉纖維織物上（制備過(guò)程如圖1所示）。一方面，以棉纖維織物作為負(fù)載基體，賦予其良好的易回收特性，實(shí)現(xiàn)納米光催化材料的循環(huán)再利用；另一方面，棉織物豐富的多孔結(jié)構(gòu)促進(jìn)各類污染物在其表面的吸附，延長(zhǎng)了光催化劑和污染物的接觸時(shí)間，提高了光催化材料的降解效果。
該涂層織物對(duì)液體和氣體污染物均具有優(yōu)異的光降解活性，在模擬太陽(yáng)光下，所有的涂層織物均能有效地降解污染氣體（如甲醛等）和液體污染物（如羅丹明等），展示了優(yōu)異的降解氣體和液體污染物光催化活性（結(jié)果如圖2和3所示）。
該材料具有廣泛的應(yīng)用前景。一方面，可將其用于可循環(huán)利用的水體凈化光催化織物網(wǎng)，尤其適用于城市黑臭水體的治理，可對(duì)水體中有毒有機(jī)物進(jìn)行分解，除臭，增加水體含氧量，重新恢復(fù)自凈化能力，黑臭水變?yōu)榍逅Ａ硪环矫妫摴獯呋δ芸椢锟梢詰?yīng)用于窗簾、沙發(fā)坐墊、地毯等各類紡織品，賦予其優(yōu)異的降解甲醛等氣體污染物、抗菌抗紫外線等功能特性，達(dá)到凈化室內(nèi)空氣的獨(dú)特效果，在家用紡織品或汽車內(nèi)飾用紡織品等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
圖2.光催化涂層織物對(duì)氣體污染物（甲醛）的降解效果。A為黑暗中1h靜置后的吸附效果，B為太陽(yáng)光光照3h后的甲醛殘余量。
圖3.光催化涂層織物對(duì)液體污染物（羅丹明）的降解效果 |
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