近日 ，扬州大学环境学科与工程学院朱兴旺团队在光催化治理水体污染方面取得重要进展，团队成功研制一款能够实现全光谱响应的氮碳基光催化剂，实现水体污染治理全程零碳净化，与传统催化剂相比，整体效率提升13.6倍，并已实现产业级制备条件。基于材料制备的光催化网，在工程应用中，使河水污染物在10天内减少80%，且持续效果长达一年。
基于氮碳材料的晶面结构催化量子效率提升270倍。（课题组供图）
目前，这一研究成果发表在《材料》期刊上，并已申请两项发明专利。在全国率先实现氮碳基光催化材料的工业应用。
随着城市化进程加快，生活污水排放严重污染了城市水体，各种有机污染物的大量使用导致水体环境污染加剧，城市水网黑臭现象屡见不鲜，不仅严重影响城市环境和生态，还对生命健康造成巨大危害。传统的水处理方法如截污纳管和内源治理的防范需要铺设大量管道，并将河水截留，把河底淤泥挖出来运走，工程量浩大，地方政府财政压力大。
近年来，以催化材料为基础的水处理方法成为黑臭水体处理的热点，但目前的催化材料总体催化效率慢，催化材料寿命短，需要外加能量和持续投入。为此，朱兴旺科研团队长期致力于开发一种无需外加能量、成本低、持久性强、效果好的光催化材料。
经过长达5年的持续科研攻关，团队成功研发并优化了一种全光谱响应的氮碳材料，该材料具有光生电子-空穴寿命长、化学稳定性高、光吸收范围宽、光吸收能力强等特点。此外，经过持续改进，材料已实现了产业化制备。
在近期开展的工程实验中，团队利用新型材料制备的光催化网在静态河水中成功恢复了河道生态系统，10天内让河水污染物减少80%，有效恢复了其自净能力。相比于其他水体净化材料，处理效率大幅度提升，从常规的30天缩减到10天以下。另外在河道治理中，在每公里的河道，只需要铺设宽度3m的光催化处理网，即可在10天内使河水的化学含氧量达到国家地表水I类标准。
“最近一年的研究表明，该材料在1年内光催化网能持续发挥水体净化作用，分解有毒有机物、提高溶解氧、激活生态，净化效率在1年后仍有70%。”团队科研人员刘清介绍说，该光催化网目前主要适用于景观河道水和工业废水中的化学含氧量去除，也为治理城市污染河道，治理湖泊等大型水体，净化水质，恢复水体自净能力提供了方向，改善水体生态系统。（来源：中国科学报 崔雪芹 张运）
相关论文信息：https://doi.org/10.3390/ma16031111
