【2017海学联】新型可见光响应纳米催化材料在染料废水处理中的应用

发布时间:2017-3-27 9:49:00

浏览次数:1991

返回上一页

 项目简介

本项目旨在开发一种利用可见光催化降解印染废水中染料的新技术。该技术可高效利用太阳光中的可见光能来降解染料,推动可见光催化氧化技术的发展,拓宽光催化技术在污水处理中的实际工业应用。基于以上目的,本项目的核心在于制备一种活性高、稳定性好、成本低廉的新型纳米催化剂用以可见光催化氧化印染废水中的染料等有机污染物。

为了制备在可见光条件下能稳定发挥高效催化活性的催化材料,我们拟通过半导体敏化法来驱使电荷从可见光可激发的半导体材料CdS上转移到TiO2半导体材料上,从而使得TiO2在可见光条件下能发挥稳定而高效的催化作用。在我们的前期研究中,我们发现石墨烯材料(Graphene)较大的比表面积和开孔层状结构对可见光及染料分子均有良好的吸收和吸附作用。此外,石墨烯材料是纳米半导体材料的良好载体,可有效阻止纳米粒子团聚。更为重要的是,石墨烯同时也能通过电荷转移效应,将TiO2的光响应区间拓展到可见光范围。基于上述思路,本项目将设计一种新型纳米复合型催化材料。该材料由层状结构石墨烯、半导体TiO2纳米管和CdS纳米粒子所构成 (其催化原理和制备流程分别如“项目照片.doc”文件中的图一和图二所示。这种结构设计有可确保该催化材料具有较高的催化效率和可见光利用率。

专家团队介绍

尚颂民博士领导的研究团队近年来在纺织废水的治理研究方面有深厚的研究基础。申请者所在单位的实验室配备了最先进的设备和操作系统,可为功能材料的制备与表征、开发和应用提供充足的技术支持。这些研究经验的积累及先进的实验室条件为开发可见光催化氧化降解印染废水的技术奠定了坚实的基础。

申请者领导的研究团队近年来取得了一系列优异的科研成果。其中一篇关于石墨烯纳米复合材料的科学论文已被科学网在线数据库(Web of Science)列为材料科学领域高引用论文,其引用高达280次。由于在功能材料制备和应用方面所取得的成就和开拓性的工作,申请者多次受邀在国内外做相关的课题讲学及报告,引起国际和国内学术界及工业界的广泛关注。此外,申请人完成多项由香港创新及科技署、香港大学教育资助委员会、及香港理工大学资助的重大科研项目,目前有两项中国专利正在申请中。

申请者领导的团队在石墨烯和碳纳米管等纳米碳材料,以及相关的纳米复合材料的制备,功能化和应用领域积累了丰富的经验。所开发的多种新型碳材料已成功应用于废水处理。在最近的工作中,我们还开发了大规模合成石墨烯及石墨烯复合材料的新技术,并且证实该材料在废水治理领域有很大的应用前景。

在香港创新科技署资助的在研项目《新型纳米催化臭氧技术在印染废水处理及回用上的应用》中,我们开发了基于纳米复合材料的新型臭氧催化剂。该催化剂应用于治理染料废水可实现快速降解有机物。通过与反渗透技术联用,有至少70%处理过的废水可被回用。该项目的研究使我们建立了一整套系统而成熟的有机废水处理方案、设施和效果评估方法,为新项目研发奠定了基础。

项目所处阶段

原理验证
 

希望寻求的合作企业或企业方向

合作方式

资金需求

合作研发

直接产业化

风投

双方投入

环保科技、污水处理、新材料、光催化工业等

合作研发

 

风险投资