獲獎(jiǎng)項(xiàng)目簡介
2021年CAIA獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)：新型可見光響應(yīng)光催化材料的分析方法與應(yīng)用
完成單位：中國石油大學(xué)（北京），清華大學(xué)化學(xué)系
完成人：王雅君，姜桂元，朱永法，趙震，徐春明，李宇明，崔國慶
成果簡介：
光催化技術(shù)可利用太陽能降解環(huán)境污染物、制備清潔燃料和化學(xué)品，是能源與環(huán)境領(lǐng)域的研究前沿。針對(duì)當(dāng)前光催化材料活性低、礦化度差、可見光利用率低等關(guān)鍵科學(xué)問題，本項(xiàng)目通過表界面調(diào)控建立了提高光催化活性的新方法，并以表界面分析方法（X射線光電子能譜、原位X射線光電子能譜、紅外光譜、原位紅外光譜等）為主要研究手段，對(duì)光催化材料性能提高的機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)、深入研究，取得了系列創(chuàng)新成果：提出共軛π分子表面雜化作用機(jī)制，建立提升光催化活性及光利用效率的新方法；發(fā)展精確調(diào)控界面電荷的新策略，為提高光催化活性提供新思路；綜合運(yùn)用光催化協(xié)同的減污降碳技術(shù)，構(gòu)建高效經(jīng)濟(jì)的耦合凈化技術(shù)。本項(xiàng)目研制的系列光催化產(chǎn)品已應(yīng)用于多個(gè)環(huán)境污染物凈化場(chǎng)景，取得了優(yōu)異效果。在Energy Environ. Sci., Adv. Mater., Appl. Catal. B-Environ., J. Mater. Chem. A 等本領(lǐng)域高水平期刊上發(fā)表論文33篇，7篇論文入選ESI高被引論文，論文總引用4284次，單篇論文最高引用884次。授權(quán)發(fā)明專利7項(xiàng)，為開發(fā)高能效高活性的新型可見光催化劑提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。
創(chuàng)新點(diǎn)及科學(xué)價(jià)值：
（1）提出共軛π分子表面雜化作用機(jī)制，建立提升光催化活性及光利用效率的新方法。
（2）發(fā)展精確調(diào)控界面電荷的新策略，為提高光催化活性提供新思路。
（3）綜合運(yùn)用光催化協(xié)同的減污降碳技術(shù)，構(gòu)建高效經(jīng)濟(jì)的耦合凈化技術(shù)。
社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益：
光催化效率低和可見光利用率低的問題是光催化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中所面臨的巨大挑戰(zhàn)，本項(xiàng)目通過表面雜化和界面電荷調(diào)控，研制出了石墨/TiO2、C3N4/ZnO、C3N4/Bi2WO6等雜化光催化劑，授權(quán)發(fā)明專利7項(xiàng)。建立了制備高活性高能效可見光響應(yīng)光催化材料的新方法，揭示了光催化劑組成與結(jié)構(gòu)的協(xié)同調(diào)控機(jī)理，有效提高了異質(zhì)結(jié)光催化劑的光催化降解性能。將光催化技術(shù)與高級(jí)氧化技術(shù)耦合，為開展光催化產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用開辟了新方向。在固廢資源化二次污染控制、工業(yè)廢氣廢水處理、室內(nèi)空氣凈化等多個(gè)方面得到了應(yīng)用，取得優(yōu)異的實(shí)用效果。
應(yīng)用前景：
本項(xiàng)目為開發(fā)高能效高活性的新型可見光催化劑提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。產(chǎn)品可進(jìn)一步應(yīng)用于新風(fēng)系統(tǒng)、河道治理、工業(yè)廢氣處理等領(lǐng)域，推動(dòng)光催化環(huán)境凈化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
