作者:马爱静 桂建舟 来源:中国科学报 发布时间:2017/11/14 13:36:31
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天津工业大学:
新技术可降低柴油车尾气PM2.5排放

 

本报讯 近日,国际著名刊物《化学通讯》发表了天津工业大学教授桂建舟团队最新研究成果。论文题为《可控合成等级结构交叉金属氧化物纳米片阵列用于柴油车碳烟颗粒的消除》,相关研究成果受到审稿人的高度评价,并被评选为封面文章。

近年来,雾霾天气的爆发引起人们对空气污染物越来越多的关注。众所周知,粒径小于2.5 μm 的颗粒污染物(PM2.5)是构成霾的主要成分,对人体的伤害巨大,是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。其中,柴油车尾气是PM2.5 的重要来源之一,它主要以碳烟颗粒的形式存在,因此,研发控制柴油车尾气中碳烟颗粒排放的技术,对于治理雾霾、保障人体健康具有重要的社会意义。

催化氧化与颗粒过滤捕集器相耦合被认为是目前消除尾气中碳烟颗粒的最有效技术。但是由于碳烟颗粒尺寸比较大(大于25 nm),难以进入传统的催化剂孔道内部,阻碍催化剂与碳烟颗粒之间的接触,导致碳烟颗粒消除效率低下。相比之下,纳米阵列基薄膜催化剂既可以实现催化剂与碳烟颗粒之间的有效接触,又能促进反应气氛及产物的传递,是未来最有前景代替传统颗粒催化剂的高效催化剂之一。但是常规的合成方法步骤烦琐,工艺复杂,难以放大,严重限制其实际应用。

桂建舟课题组将实验室研究与实际应用相结合,研发了一种新型纳米片基薄膜催化剂合成方法。该研究团队首先通过对商业铁片进行低温焙烧,得到了含有氧化铁物种的整体式基底,然后将含有金属硝酸盐的溶液直接滴覆在基底上形成一层硝酸盐薄膜,将基底再次进行热处理,最终得到了一系列具有等级结构的交叉金属氧化物纳米片基薄膜。该方法操作过程简单,实现了碳烟颗粒的高效催化消除并且兼具普适性,有望实现纳米阵列基薄膜催化剂大规模的工业化生产和商业应用,对机动车尾气碳烟颗粒的高效催化消除具有里程碑式的意义。

该研究获得了国家自然科学基金项目(No. 21736191、No. 21576211)和中国博士后科学基金(一等,No. 2017M610164)的资助。

该论文第一作者马爱静现为天津工业大学2016级博士后,2015年博士毕业于南澳大利亚大学,随后在新加坡南洋理工大学化学与生物医药工程学院从事新型膜材料研究一年。马爱静主要从事新型纳米催化材料、膜材料的合成及环境催化的相关研究,目前已在化工和化学相关领域的高水平国际期刊上发表论文多篇,并获得国家自然科学基金青年科学基金项目和中国博士后科学基金的资助。(马爱静 桂建舟)

《中国科学报》 (2017-11-14 第8版 科创)
 
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