陜西科技大學(xué)前沿科學(xué)與技術(shù)轉(zhuǎn)移研究院利用仿生合成技術(shù)制備出一種無(wú)味透明水溶膠，這種水溶膠噴涂于建筑物外墻體，能持續(xù)有效分解大氣中的揮發(fā)性有機(jī)物、氨氣和臭氧，氧化固定氮氧化物和硫氧化物，抑制二次PM2.5形成。

4年來(lái)，通過(guò)在晉、陜、魯、冀等省20多個(gè)縣市區(qū)累計(jì)噴涂700多萬(wàn)平方米建筑外表面的實(shí)踐證明：一種具有全波段光催化和低溫?zé)岽呋瘏f(xié)同作用的多元金屬/金屬氧化物納米晶復(fù)合水溶膠，破解了無(wú)組織排放氣體污染物末端治理這一國(guó)際難題，可使區(qū)域空氣質(zhì)量綜合指數(shù)改善率達(dá)10%—30%。

由陜西科技大學(xué)前沿科學(xué)與技術(shù)轉(zhuǎn)移研究院許并社教授領(lǐng)銜的環(huán)境功能納米材料研究組制備的這種水溶膠能持續(xù)有效分解大氣中的揮發(fā)性有機(jī)物、氨氣和臭氧，氧化固定氮氧化物和硫氧化物，抑制二次PM2.5形成。

用金屬氧化物制成可治理空氣污染的水溶膠

2013年，國(guó)務(wù)院印發(fā)“大氣十條”。在“煤改電、煤改氣”“關(guān)停限產(chǎn)、限行限購(gòu)”等源頭防堵措施的施行下，我國(guó)氣體污染物有組織排放形勢(shì)基本得到控制，PM2.5、氮氧化物和硫氧化物等主要污染物濃度逐年下降，空氣質(zhì)量改善明顯。但2018年后情況出現(xiàn)了反轉(zhuǎn)，生態(tài)環(huán)境部《2018年中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)年全國(guó)仍有217個(gè)城市環(huán)境空氣質(zhì)量超標(biāo)，占城市總數(shù)量的64.2%，且與2017年相比，臭氧濃度和污染物超標(biāo)天數(shù)比例均有所上升，這說(shuō)明基于源頭管控的大氣污染治理手段已經(jīng)出現(xiàn)了技術(shù)瓶頸，必須要有針對(duì)無(wú)組織排放氣體污染物的有效末端治理技術(shù)，讓大氣污染治理從“預(yù)防為主”進(jìn)入“防治結(jié)合”新階段。

每每想起這些數(shù)據(jù)，陜西科技大學(xué)材料學(xué)骨干余愿教授就寢食難安。于是，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)啟了“環(huán)境自凈功能綠色生態(tài)建筑涂層的產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目的研究。出發(fā)點(diǎn)是利用仿生合成技術(shù)，將鈦、錳、鈰等金屬氧化物及金屬鉑進(jìn)行改性，拓寬其光催化激發(fā)波長(zhǎng)的范圍，降低其熱激發(fā)溫度，使其具有全波段(從紫外到近紅外)光催化、低溫?zé)岽呋阅?，并將其制成噴涂于建筑物外表面的水溶性膠，讓這種膠能夠催化氧化空氣中的有害氣體，開(kāi)啟中國(guó)空氣污染末端治理的先河。

除了凈化空氣還能保持建筑物外墻美觀

過(guò)渡族金屬氧化物作為添加劑、工程材料等有著廣泛用途，號(hào)稱“工業(yè)萬(wàn)金油”，它們具有較高的氧化性和還原性，能夠生成羥基、超氧離子等強(qiáng)氧化自由基，與空氣中的氣態(tài)污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，達(dá)到凈化空氣的效果。然而，它們具有成本高、性能低、不溶于水等性質(zhì)，不利于工業(yè)化批量制備。

擺在科研人員面前有“三座大山”：一是水反應(yīng)介質(zhì)中難溶金屬、金屬氧化物傳質(zhì)問(wèn)題;二是金屬氧化物納米晶低溫結(jié)晶熱力學(xué)問(wèn)題;三是水溶膠穩(wěn)定性問(wèn)題。

在校方的支持下，研究團(tuán)隊(duì)先后攻克d0和d5結(jié)構(gòu)的單元和多元復(fù)合金屬氧化物納米晶水溶膠批量合成技術(shù)，開(kāi)發(fā)出應(yīng)用于大氣污染物末端治理產(chǎn)品并進(jìn)行了中試生產(chǎn)。

該中試產(chǎn)品為無(wú)色透明液體，除了具有氣體污染物降解功能外，還兼具超親水自清潔功能和抗菌功能，可以長(zhǎng)時(shí)間保持建筑物外墻美觀，美化市容市貌。該中試產(chǎn)品在部分城市建筑外墻體大面積涂敷后，能全波段、全天候高效復(fù)合低溫催化裂解大氣中的揮發(fā)性有機(jī)物、氨氣，催化還原臭氧，氧化固定二氧化硫、二氧化氮，抑制二次PM2.5的形成，有效凈化施工區(qū)域大氣質(zhì)量，讓一座座建筑物成為一片片改善空氣質(zhì)量的“城市森林”。

深耕空氣凈化領(lǐng)域，研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)家庭裝修、汽車內(nèi)飾等造成室內(nèi)、汽車內(nèi)部空氣污染的不同特點(diǎn)，持續(xù)研發(fā)出五大系列多款產(chǎn)品，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)氣體污染治理新材料領(lǐng)域的空白。

關(guān)鍵詞： 水溶膠 凈化空氣 科研團(tuán)隊(duì) 建筑物外墻