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  近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院應(yīng)用所先進(jìn)材料中心田興友研究員和張獻(xiàn)副研究員帶領(lǐng)的研發(fā)團(tuán)隊在納米光催化材料的回收利用及功能織物涂層研究方面取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果已發(fā)表在Cellulose（ Cellulose 2017, 24, 4569-4580）。

  在眾多污染物治理技術(shù)中，光催化技術(shù)被認(rèn)為是最有前途的治理途徑。光催化材料能夠在清潔太陽光的作用下有效地降解污染物，各種各樣的光催化納米材料已經(jīng)被研究用于液體或氣體污染物的凈化，如TiO2，g-C3N4，Ag3PO4等，但如何將這類材料回收再利用卻是目前存在的關(guān)鍵性問題。

  在前期工作中，課題組利用新型的層層自組裝技術(shù)構(gòu)筑了一系列綠色環(huán)保的功能棉纖維織物涂層，如具有快速自熄、高效防火的棉織物涂層，綠色防火與高效抗菌與一體的雙功能棉織物涂層等。相關(guān)成果發(fā)表在Cellulose 上并授權(quán)了兩項國家發(fā)明專利�？紤]到棉織物疏松多孔的結(jié)構(gòu)特點及親水、天然、廣泛應(yīng)用的優(yōu)勢，課題組以其為負(fù)載模板，成功構(gòu)筑了納米光催化織物涂層，實現(xiàn)了納米光催化材料的回收再利用，并且通過納米光催化材料的交替層層組裝，大幅提高了光催化效率。

  科研人員首先分別制備了二氧化鈦與碳納米管的正負(fù)電解質(zhì)溶液，之后采用層層自組裝（layer-by-layer self-assembly）技術(shù)，將二者交替構(gòu)筑在棉纖維織物上（制備過程如圖1所示）。一方面，以棉纖維織物作為負(fù)載基體，賦予其良好的易回收特性，實現(xiàn)了納米光催化材料的循環(huán)再利用；另一方面，棉織物豐富的多孔結(jié)構(gòu)促進(jìn)了各類污染物在其表面的吸附，延長了光催化劑和污染物的接觸時間，大幅提高了光催化材料的降解效果。

圖1 納米光催化涂層的層層自組裝制備過程示意圖

  該涂層織物對液體和氣體污染物均具有優(yōu)異的光降解活性，在模擬太陽光下，所有的涂層織物均能有效地降解污染氣體（如甲醛等）和液體污染物（如羅丹明等），展示了優(yōu)異的降解氣體和液體污染物光催化活性（結(jié)果如圖2和3所示）。

圖2 光催化涂層織物對氣體污染物（甲醛）的降解效果。A為黑暗中1h靜置后的吸附效果，B為太陽光光照3h后的甲醛殘余量。

圖3 光催化涂層織物對液體污染物（羅丹明）的降解效果

  該材料具有廣泛的應(yīng)用前景。一方面，可將其用于可循環(huán)利用的水體凈化光催化織物網(wǎng)，尤其適用于城市黑臭水體的治理，可對水體中有毒有機(jī)物進(jìn)行分解，除臭，增加水體含氧量，重新恢復(fù)自凈化能力，黑臭水變?yōu)榍逅?strong>另一方面，該光催化功能織物可以應(yīng)用于窗簾、沙發(fā)坐墊、地毯等各類紡織品，賦予其優(yōu)異的降解甲醛等氣體污染物、抗菌抗紫外線等功能特性，達(dá)到凈化室內(nèi)空氣的獨特效果，在家用紡織品或汽車內(nèi)飾用紡織品等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

  論文鏈接：

  1.https://link.springer.com/article/10.1007/s10570-016-1013-z

  2.https://link.springer.com/article/10.1007/s10570-016-0928-8

  3.https://link.springer.com/article/10.1007/s10570-017-1445-0

  4.http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ra/c5ra26914h#!divAbstract

  5.http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030094401530165X

  6.http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0257897216307782