披上這種空氣的水溶膠“外衣”建築物成了淨化“城市森林”

陝西科技大學前沿科學與技術轉移研究院利用仿生合成技術製備出一種無味透明水溶膠，這種水溶膠噴塗於建築物外牆體，能持續有效分解大氣中的揮發性有機物、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，透過在晉、陝、魯、冀等省20多個縣市區累計噴塗700多萬平方米建築外表面的實踐證明：一種具有全波段光催化和低溫熱催化協同作用的多元金屬/金屬氧化物奈米晶複合水溶膠，破解了無組織排放氣體汙染物末端治理這一國際難題，可使區域空氣質量綜合指數改善率達10%—30%。

由陝西科技大學前沿科學與技術轉移研究院許並社教授領銜的環境功能奈米材料研究組製備的這種水溶膠能持續有效分解大氣中的揮發性有機物、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。

用金屬氧化物製成可治理空氣汙染的水溶膠

2013年，國務院印發“大氣十條”。在“煤改電、煤改氣”“關停限產、限行限購”等源頭防堵措施的施行下，我國氣體汙染物有組織排放形勢基本得到控制，PM2.5、氮氧化物和硫氧化物等主要汙染物濃度逐年下降，空氣質量改善明顯。但2018年後情況出現了反轉，生態環境部《2018年中國生態環境狀況公報》資料顯示，當年全國仍有217個城市環境空氣質量超標，占城市總數量的64.2%，且與2017年相比，臭氧濃度和汙染物超標天數比例均有所上升，這說明基於源頭管控的大氣汙染治理手段已經出現了技術瓶頸，必須要有針對無組織排放氣體汙染物的有效末端治理技術，讓大氣汙染治理從“預防為主”進入“防治結合”新階段。

每每想起這些資料，陝西科技大學材料學骨幹餘願教授就寢食難安。於是，他帶領團隊開啟了“環境自淨功能綠色生態建築塗層的產業化”專案的研究。出發點是利用仿生合成技術，將鈦、錳、鈰等金屬氧化物及金屬鉑進行改性，拓寬其光催化激發波長的範圍，降低其熱激發溫度，使其具有全波段（從紫外到近紅外）光催化、低溫熱催化效能，並將其製成噴塗於建築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，開啟中國空氣汙染末端治理的先河。

除了淨化空氣還能保持建築物外牆美觀

過渡族金屬氧化物作為新增劑、工程材料等有著廣泛用途，號稱“工業萬金油”，它們具有較高的氧化性和還原性，能夠生成羥基、超氧離子等強氧化自由基，與空氣中的氣態汙染物發生氧化還原反應，達到淨化空氣的效果。然而，它們具有成本高、效能低、不溶於水等性質，不利於工業化批次製備。

擺在科研人員面前有“三座大山”：一是水反應介質中難溶金屬、金屬氧化物傳質問題；二是金屬氧化物奈米晶低溫結晶熱力學問題；三是水溶膠穩定性問題。

在校方的支援下，研究團隊先後攻克d0和d5結構的單元和多元複合金屬氧化物奈米晶水溶膠批次合成技術，開發出應用於大氣汙染物末端治理產品並進行了中試生產。

該中試產品為無色透明液體，除了具有氣體汙染物降解功能外，還兼具超親水自清潔功能和抗菌功能，可以長時間保持建築物外牆美觀，美化市容市貌。該中試產品在部分城市建築外牆體大面積塗敷後，能全波段、全天候高效複合低溫催化裂解大氣中的揮發性有機物、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，有效淨化施工區域大氣質量，讓一座座建築物成為一片片改善空氣質量的“城市森林”。

深耕空氣淨化領域，研究團隊針對家庭裝修、汽車內飾等造成室內、汽車內部空氣汙染的不同特點，持續研發出五大系列多款產品，填補了國內氣體汙染治理新材料領域的空白。記者 史俊斌 通訊員 雷 超

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