科技日报记者 赵汉斌
记者26日从昆明理工大学获悉，该校建筑工程学院污染过程控制与模拟团队，近期利用光催化高级氧化技术，助力新型水处理技术的发展在高原区域水污染防治和水污染治理安全取得关键进展。相关成果发表在国际期刊《能源与环境材料》上。
在绿色水处理技术中，太阳能驱动的半导体光催化技术因无须添加化学氧化剂而备受关注。然而，受传统光催化剂自身的限制，导致具有强氧化能力的空穴难以有效积累，尤其在无氧条件下无法充分发挥其直接氧化污染物的优势。而且，现有研究对空穴定向富集机制的系统性调控仍是空白。
针对这一难题，昆明理工大学副教授周华晶、教授何亮等人携手，创新地将多尺度结构工程与异质界面工程相结合，提出“结构－电场”协同调控策略，成功制备出具有“蛋黄－双壳”构型的铜基复合微球。该材料通过构建多级电子传输通道与梯度电场，促使光电子向内核定向迁移，同时将氧化性空穴锚定在表面活性位点。结合铜纳米颗粒的等离子体共振增强效应，实现了光能吸收与电荷分离效率的同步提升。实验显示，该材料对四环素类抗生素的太阳能驱动降解效率达到传统材料的数十倍，处理后的水体满足生态安全要求。
研究中，团队详细探究了材料的合成策略、微观结构、物理化学性质、光学性能、能带结构、载流子分离原理等。通过多种表征手段，证实了材料的成功制备及优异性能。以四环素为模型的污染物实验表明，优化后的降解效率高达100%，且具有良好的循环稳定性和pH 适用性，在多种水体基质中均表现出高效的降解能力。
据悉，昆明理工大学污染过程控制与模拟团队长期聚焦云南高原区域水污染及供水安全保障需求，开展多项相关研究，并提供技术和咨询服务。此次突破，为半导体光催化剂上长寿命空穴的积累提供了全新设计策略，可推动了新型水处理技术发展，在污水处理、水资源净化等领域具有广阔应用前景。
