“光催化楼梯”让水泥森林变为绿色森林

中国科技网·科技日报上海3月29日电（李强 记者王春）新房装修后，“晾房排毒”成了必经程序，但甲醛的挥发是一个持续的过程，活性炭吸附等传统处理甲醛的方法很难从根本上解决问题。近日，华东理工大学教授张金龙团队围绕这一民生关切的研究项目——“高效光催化材料的制备及其机理”获得2017年上海市自然科学一等奖。

简单来说，所谓光催化，就好像植物的光合作用，一方面可以氧化有毒有害物质，另一方面还可以将二氧化碳分子还原成有机小分子等化工原料，或是将水分子还原成氢气等洁净能源。该技术在生产、生活中的应用，看似高精尖的科研，其实和我们的生活息息相关。大到大气污染治理、废水处理及绿色能源开发等环境与能源问题，小到衣服鞋袜、冰箱异味或者外墙清洁，光催化技术都大有用武之地。如何重新设计半导体光催化剂的能带结构，开发具有高可见光响应范围与响应程度的光催化材料一直是光催化领域的热点。

张金龙团队围绕光催化研究中如何拓展光催化材料的可见光利用效率和提高光催化量子产率这两个最关键的科学问题，开展了十余年系统深入的研究。“新房装修时，在墙面粉刷完工后，再涂抹光催化功能材料，只需光照，室内的有机污染物就能被吸附，并被分解为无害物质。且该材料因不参与反应而不被消耗，可长期持续产生净化效果。”张金龙介绍说，“光催化技术的空气净化器，之所以能达到净化效果，关键也在于过滤层上的光催化功能材料。”

据悉，张金龙团队设计并制备了一系列金属、非金属掺杂二氧化钛光催化材料，通过不同元素之间的协同作用成功实现了对二氧化钛能带结构的调控，拓展了二氧化钛对太阳光谱的响应范围。同时，团队通过构造有序的“反蛋白石”三维孔道结构产生了“慢光效应”，增强了催化剂对光的利用率，并成功利用“慢光效应”与“光催化”的协同作用实现了对痕量有机污染物的在线降解与循环检测，为光催化机理的研究提供了测试平台。

据统计，目前张金龙团队在光催化领域共发表SCI收录学术论文243篇，论著被SCI他引次数过万，其中7篇代表性论文入选ESI高被引论文，1篇被“Nature Asia”作为“亮点文章”进行重点报道，1篇论文获得Elsevier出版集团环境科学类大陆最高引用率奖，2篇论文获得Elsevier出版集团最高论文引用率奖。张金龙也连续4年入选Elsevier出版集团“中国高被引学者榜单——化学工程类”。

说到自己十余年在光催化领域的研究工作，张金龙浅显而形象地描述为“搭建改装光催化的楼梯”，即对传统半导体光催化材料的能带结构进行梯度调控，以实现其对可见光的吸收和利用。在张金龙看来，未来，经过光催化功能材料的喷涂，也许一直被称为“水泥森林”的城市建筑，真正能够成为“绿色建筑”，变成污染防治的好帮手。