【集萃網(wǎng)觀察】主持：本報(bào)記者 陶璐璐
嘉賓：浙江理工大學(xué)博士 呂汪洋
如果有一天家里的窗簾、沙發(fā)都能“趕走”甲醛了，你是不是可以因?yàn)槭覂?nèi)無(wú)處不在的保護(hù)而松了一口氣？同樣輕松的還有紡織行業(yè)中的印染企業(yè)，也許幾塊布就能實(shí)現(xiàn)他們節(jié)能減排的夢(mèng)想。由浙江理工大學(xué)陳文興教授領(lǐng)導(dǎo)的催化功能性纖維及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目利用纖維材料在居室中大量使用以及纖維材料與染料的親和性等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，提出了用催化功能性纖維降解有機(jī)污染物的新思路。本期我們請(qǐng)陳文興教授的學(xué)生、該項(xiàng)目主要完成人之一的呂汪洋博士談?wù)劥呋δ苄岳w維到底有哪些特別之處。
兩大主要內(nèi)容
四大創(chuàng)新點(diǎn)
主持人：催化功能性纖維項(xiàng)目主要的研究?jī)?nèi)容有哪些？
呂汪洋：主要是消除室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物及降解水中染料等有機(jī)污染物兩方面。我們以室內(nèi)空氣中常見(jiàn)的甲醛、甲硫醇和硫化氫為目標(biāo)污染物，設(shè)計(jì)制備了兩類(lèi)催化功能性纖維。一類(lèi)是中空核殼結(jié)構(gòu)納米催化劑負(fù)載型催化功能性纖維。我們發(fā)明了中空核殼結(jié)構(gòu)納米二氧化鈦光催化劑的制備方法，突破了影響二氧化鈦實(shí)際應(yīng)用的光腐蝕有機(jī)載體的難題。該催化功能性纖維在光照下可以有效除去甲醛等有害氣體。另一類(lèi)是金屬酞菁負(fù)載型催化功能性纖維，在它的作用下合成了兩類(lèi)新型金屬酞菁衍生物，通過(guò)化學(xué)鍵合制備催化功能性纖維，在自然條件下無(wú)需光照即可催化消除甲硫醇和硫化氫等臭氣。
在降解水中染料等有機(jī)污染物方面，我們以印染廢水中的染料為目標(biāo)污染物，研究催化功能性纖維的設(shè)計(jì)制備、降解有機(jī)污染物的性能、催化機(jī)理、降解歷程和降解產(chǎn)物等一系列基礎(chǔ)理論問(wèn)題。首次提出了“纖維降解染料等有機(jī)污染物”的思想，即利用催化功能性纖維與染料等有機(jī)污染物的特殊親和性，將染料等目標(biāo)污染物吸附聚集到催化功能性纖維界面和內(nèi)部進(jìn)行原位催化氧化降解，催化功能性纖維可重復(fù)循環(huán)使用。
主持人：催化功能性纖維項(xiàng)目的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有哪些？
呂汪洋：主要有以下幾個(gè)方面：
一是合成兩類(lèi)具有水溶性、與纖維可反應(yīng)性和高催化活性的金屬酞菁衍生物，通過(guò)與纖維素纖維、蛋白質(zhì)纖維、活性碳纖維等接枝反應(yīng)制備得到新型催化功能性纖維，可有效消除室內(nèi)空氣中的臭氣和工業(yè)廢水中的染料等有機(jī)污染物。
二是制備中空核殼結(jié)構(gòu)的納米二氧化鈦催化劑，它既保持了二氧化鈦的光催化活性，又避免了二氧化鈦對(duì)有機(jī)載體的光腐蝕問(wèn)題。將此催化劑負(fù)載到纖維表面制得催化功能性纖維，可有效去除室內(nèi)空氣中的揮發(fā)性有機(jī)化合物。
三是提出“纖維降解染料等有機(jī)污染物”的思想。即利用催化功能性纖維與染料等有機(jī)污染物的特殊親和性，將染料等目標(biāo)污染物吸附聚集到催化功能性纖維界面和內(nèi)部，在雙氧水等氧化劑作用下或直接利用可見(jiàn)光原位催化降解染料等有機(jī)污染物，催化功能性纖維可重復(fù)循環(huán)使用。
四是發(fā)現(xiàn)碳材料與金屬酞菁的協(xié)同催化機(jī)制，金屬酞菁與碳材料共價(jià)鍵結(jié)合，碳材料不僅起載體的作用，而且在催化反應(yīng)中與金屬酞菁共同參與電子的授受，碳材料的引入能大大提高金屬酞菁的催化活性。利用此原理制備活性碳纖維負(fù)載金屬酞菁催化劑，能有效吸附聚集和催化降解酚類(lèi)化合物，活性碳纖維可原位再生重復(fù)使用。
纖維優(yōu)勢(shì)突出
常溫降解有害氣體
主持人：為什么使用纖維材料來(lái)凈化空氣和水中的污染物？和傳統(tǒng)凈化方法相比，它有哪些優(yōu)勢(shì)？
呂汪洋：纖維材料不僅在制造和加工過(guò)程中少耗資源、少耗能源、少污染環(huán)境，而且也可以主動(dòng)地治理環(huán)境污染。
針對(duì)空氣和水中的有機(jī)污染物，成熟的處理技術(shù)主要有吸附技術(shù)和生物技術(shù)。吸附技術(shù)主要采用活性炭和分子篩等高比表面積的材料來(lái)吸附有機(jī)污染物，從而達(dá)到凈化空氣和水的目的，但由于吸附材料吸附能力有限，需定期再生或更換，易產(chǎn)生二次污染。生物技術(shù)處理廢水設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、運(yùn)行費(fèi)用低，但是處理周期長(zhǎng)、占用面積大，而且有毒持久性有機(jī)污染物對(duì)微生物有毒害作用，影響微生物的生長(zhǎng)和降解有機(jī)污染物的性能。因此，業(yè)內(nèi)又發(fā)展了具有高效、快速、氧化徹底的高級(jí)氧化技術(shù)，如臭氧氧化法、濕式氧化法、光催化氧化法等，其中光催化氧化技術(shù)研究最為矚目，但其也有局限性。
我們選擇金屬酞菁負(fù)載在纖維上制備得到系列新型的催化功能性纖維，提出用催化功能性纖維降解室內(nèi)空氣和水中有機(jī)污染物的新思想，發(fā)現(xiàn)金屬酞菁負(fù)載纖維所制得的催化功能性纖維可以在室溫常壓下去除室內(nèi)空氣中的有害氣體，以及可以催化降解水中的染料、酚類(lèi)等有機(jī)污染物，并且可以重復(fù)使用。
可結(jié)合生物技術(shù)與循環(huán)利用
便于市場(chǎng)推廣
主持人：請(qǐng)具體談一下該項(xiàng)目成果的應(yīng)用情況。
呂汪洋：纖維材料是一種細(xì)長(zhǎng)型的材料，具有比表面積大、柔軟性好、容易編織成型等特點(diǎn)，因此我們研究的催化功能性纖維不僅可以做成窗簾、床墊、沙發(fā)以及各種室內(nèi)裝飾品，而且還可用作空調(diào)過(guò)濾網(wǎng)、空氣凈化器等，并且經(jīng)濟(jì)、方便、實(shí)用，因此這種空氣凈化纖維在家庭居室、辦公室、會(huì)議室、賓館客房、學(xué)校、商場(chǎng)等多種場(chǎng)所均具有良好的應(yīng)用前景。
我們指導(dǎo)的大學(xué)生科研小組，用金屬酞菁負(fù)載型催化功能性纖維制作了“圣誕樹(shù)”裝飾品，不僅美觀漂亮，而且具有凈化室內(nèi)空氣的功能，該成果獲得了第十屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽二等獎(jiǎng)。
用催化功能性纖維制作的空氣過(guò)濾網(wǎng)，裝到光催化空氣凈化器上，有望凈化室內(nèi)空氣。此外，催化功能性纖維可以與生物技術(shù)聯(lián)用，降解染料和酚類(lèi)等有機(jī)污染物，并且可以循環(huán)使用。總之，在解決基礎(chǔ)理論問(wèn)題和工程化研究后，催化功能性纖維及其延伸材料在空氣凈化和廢水處理等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
來(lái)源： 中國(guó)紡織報(bào) 作者： 陶璐璐
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