上海科技报:从绿色催化剂入手控制环境污染—— 记上海师范大学环境功能材料教育部创新团队

发布者:系统管理员发布时间:2014-01-08浏览次数:1760


来源:上海科技报 2014年1月8日
标题:从绿色催化剂入手控制环境污染—— 记上海师范大学环境功能材料教育部创新团队
记者:吴苡婷

        能源与环境污染已经日益成为制约人类社会可持续发展的突出社会问题,化工工业往往被人们诟病为“有毒产业”。如何既发挥化工对经济发展的作用,又将其对环境污染的影响降到最低,上海师范大学环境功能材料教育部创新团队在这个领域中辛勤耕耘,他们从绿色化学催化新材料、环境净化材料和清洁能源材料入手,利用在催化材料制备方面的集团优势,围绕一些热点、难点问题开展科研工作。5年来,团队成员主持国家自然科学基金重点项目等25项,发表论文400余篇,申请专利105项,获得教育部自然科学奖一等奖、上海市自然科学奖二等奖等。团队光催化技术在上海七宝河等水污染治理中也取得了良好的成效。

        绿色催化让化工产品更加环保

        传统的有机反应使用大量有机溶剂,造成污染。此外,常使用的均相催化剂与产物分离困难,可能残留在产物,例如药之中,造成危害。绿色化学是当代化学化工工业的发展趋势,其目标是从源头上消除污染,包括使用原子经济反应、利用无毒无害原料、催化剂和溶剂等。实现上述目标的关键是开发新型多相催化剂。碳氢键和碳氯键的活化是多相有机反应难点问题,该科研团队从催化剂的结构入手,提出了调变介孔碳载体表面化学性质控制金属几何和电子性质的思路,获得了多相纳米金属催化剂,以水为溶剂,可活化碳氯键,实现高效催化偶联等反应,与溶剂分离十分简便,并且可以循环使用不失效,有望在制药产业中得到大范围使用和推广。

        降解有机物提高新能源转化效率

        有机污染物是水污染的罪魁祸首之一。基于太阳能光催化技术对污染物的降解作用,可有效促进环境修复与治理。创新团队利用结构与组成控制等方法,大大提升了光催化材料工作效率。他们研发了介孔、多级孔、核壳结构TiO2等光催化材料,提出了核壳结构光催化剂腔内光多次反射提高光催化效率等新理论,并提出利用具有特殊光吸收的光子晶体有机/无机TiO2复合材料构筑新型光催化剂。

        水制氢是很多人的梦想,但是催化剂的效率和价格是该领域发展的拦路虎。创新团队利用介孔TiN多级球的制备及其增强的可见光驱动进行光解水制氢的研究,有效地提高了产氢的效率,而且催化剂的寿命也很长,推动了该领域的基础研究工作。

        有机薄膜太阳能电池是一个国际前沿的热点研究问题,但是多年以来,受制于光电转化效率低下的难题。创新团队优化了新型有机半导体材料及其有机-无机复合材料,使得光电转换效率达到4%以上,得到了国际同行的肯定。

        协同创新谋求更大科研突破

        与以往的科研团队发展模式不同,该团队负责人万颖教授告诉记者,上海师范大学环境功能材料教育部创新团队从建立之初就着力打破团队内部各个课题组之间的界限,实行宽松的科研环境,推动交叉合作,充分发挥团队成员的整体优势。此外,还邀请了复旦大学赵东元院士在上海师范大学成立“院士工作室”,积极推动创新团队的各项工作。目前团队中李和兴教授是国家“杰青”基金、万颖教授是“优青”基金获得者,李辉教授、贾能勤教授、赵宝国教授是教育部“新世纪优秀人才”。

        团队的发展目标是针对太阳能利用——光催化清洁有机合成反应功能催化材料的关键科学问题和技术难题,在开展基础研究的同时,大力推进应用型研究,开展产学研合作,建立成果运用的示范性工程。

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