PDF《科学技术） 自然奖》

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0 1 8年度高等学校科学研究优秀成果奖( 科学技术) 自然奖 项目名称: 新型环境功能材料与污染物的多重作用关系及其削减机理 推荐单位: 华南理工大学 项目简介: 本项目属于环境功能新型材料研发及应用领域, 围绕新型环境功能材料与 污染物的多重作用关系与削减机理, 吴平霄等研究者从当前所面临的环境污 染问题为出发点, 通过引入与运用多种表面分析新方法、 新技术, 探索新型 环境功能材料的制备、 改性、 性能优化及其与微结构变化之间的关系, 并将 新型环境功能材料成功地应用于环境污染物的削减.

在新型环境功能材料与 污染物的多重作用关系及其削减机理研究前沿领域取得了一系列重要的创 新性成果. 主要技术创新点包括: (

1 ) 基于粘土矿物廉价超强吸附材料制备及对重余属环境污染物的吸附 锁定机理研究, 柱撑粘土端面断键引起的羟基化与重金属形成配位吸附用, 且聚羟基离子会阻碍重金属的空间位移作用, 从而增强锁定重金属的能力, 重金属离子可以部分进入柱撑粘土矿物的柱结构及四面体孔洞中, 或与八面 体结构中的离子发生交换, 强化固定重金属的作用, 揭示了无机柱撑粘士矿 物的多羟基化学强吸附重金属的新机制, 且超强锁定能力的柱撑粘土可作为 重金属污染土壤的环境友好型修复材料, 并显著降低重金属二次溶出的环境 风险. (

2 ) 具有可见光催化活性的粘土矿物复合材料研制及光催化降解机理研究, 根据光催化材料自身存在的缺陷及各种粘土矿物性能上的优势, 研发出一系 列可见光催化活性较高的粘土矿物光催化复合材料, 利用谱学手段从体相微 结构和表面功能基局域化学环境的角度, 分析粘土矿物光催化复合材料的结 构特征, 发现柱撑粘土中的聚羟基铝通过桥键作用与有机改性剂结合, 引入 特征官能团, 增强材料与毒害有机污染物的相互作用, 实现污染物高效削减. (

3 ) 新型零价铁功能材料与污染物的界面反应研究中, 一方面发现了零价 铁在非均相过硫酸盐活化体系的非自由基活化过硫酸盐新机制, 获得具有非 自由基活化过硫酸盐的功能材料, 将过硫酸盐的利用率提高一倍, 显著降低 了成本, 同时为选择性氧化含氯有机污染物提供了途径;

另一方面构建了零 价铁与厌氧微生物协同体系修复硝基苯污染地下水, 发现零价铁不仅作为供 氢源, 还可为微生物提供电子供体用于对污染物的生物转化, 并提出化学还 原、 生物还原和吸附/ 其沉淀去除三种削减污染物机理. (

4 ) 在微生物燃料电池协同削减污染物并产能的研究中, 建立了碳材料表 面改性改善生物亲合性和微生物膜形成的方法, 缩短了微生物燃料电池的启 动时间, 获得了高效氧还原的电催化剂;

首次将镍氧化物/ 碳纳米管复合物 应用于氧还原反应阴极催化剂, 有效提高了生物电化学系统去除有机污染物 的效率和性能, 大大降低了系统构建成本. 通过上述技术创新及综合利用, 开发了一系列新型环境功能型材料, 达到 削减污染物的目的, 降低了有毒有害污染物的环境风险. 本项目历经十几年攻关研究, 共获中国专利授权

1 5项( 有效状态) , 发表 S C I 论文

9 3篇( E I 收录

6 8篇) 主要完成人情况表: 1姓名: 吴平霄 排名: