中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所首席研究員黃富強(qiáng)帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)7年攻關(guān)，成功研發(fā)出治污新材料，該材料由三維石墨烯管和黑色二氧化鈦兩種特殊材料混合而成，太陽(yáng)光照射2周內(nèi)，可較明顯改善水質(zhì)，幫助污水變清。部分成果今年初獲得“國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)”二等獎(jiǎng)，現(xiàn)已在上海、安徽等地成功示范。 

該技術(shù)的治污原理是“物理吸附＋光化學(xué)催化降解”。三維石墨烯管作為關(guān)鍵的光生載流子分離和傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)集污染物的高效吸附與可見(jiàn)光響應(yīng)的黑色二氧化鈦原位降解一體化的突出功效，新型三維石墨烯強(qiáng)化黑色二氧化鈦材料，擁有對(duì)某些有機(jī)污染物1000倍自身重量的超強(qiáng)吸附性能、可吸收高達(dá)90-95%的全太陽(yáng)光譜，所產(chǎn)生氧化力極強(qiáng)的自由基能把捕獲來(lái)的有機(jī)污染物高效氧化分解為水、二氧化碳。 

該研究團(tuán)隊(duì)于2018年4月下旬起在滬皖等地進(jìn)行了示范，共鋪設(shè)光降解吸附網(wǎng)3000多張，覆蓋水域總面積近4萬(wàn)平方米，治污效果明顯。經(jīng)檢測(cè)，安徽省肥東縣定光河各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均有較大幅度提升；上海市天山公園水質(zhì)代表性指標(biāo)均從劣五類水改善至五類水以上，其中，化學(xué)需氧量從劣五類改善至三類水，氨氮三類水改善至二類水；其它示范地同樣具有類似明顯成效。技術(shù)本身具有較強(qiáng)的原創(chuàng)性和先進(jìn)性，對(duì)特定有機(jī)污染物的降解速度與傳統(tǒng)材料相比提高5-10倍，有望對(duì)傳統(tǒng)污水處理技術(shù)帶來(lái)變革，推廣應(yīng)用于服務(wù)國(guó)計(jì)民生、解決國(guó)家污染防治重大需求。

該技術(shù)示范效果較為顯著，具有成本低、效益高、效果好等優(yōu)點(diǎn)，在應(yīng)用過(guò)程中不存在二次污染，尤其適用于城市黑臭水體的治理。施工工期短，經(jīng)數(shù)日光照即可消減黑臭，使水體變清。三維石墨烯增強(qiáng)黑色二氧化鈦的光催化技術(shù)特點(diǎn)包括：安全（材料無(wú)毒、無(wú)污染、衛(wèi)生安全、綠色低碳）、經(jīng)濟(jì)（材料成本低、使用與運(yùn)行維修費(fèi)用低、僅利用太陽(yáng)光）、效果好（效率高、壽命長(zhǎng)、有毒有機(jī)物均可降解，提升溶解氧）、特色明顯（不動(dòng)底泥進(jìn)行原位處理）、激活水生態(tài)（快速增加黑臭水體溶解氧，降解有毒有機(jī)物），還可恢復(fù)水體長(zhǎng)期自凈化能力。 

黃富強(qiáng)團(tuán)隊(duì)在三維石墨烯和黑色二氧化鈦的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域具有國(guó)際領(lǐng)跑地位。黑色二氧化鈦的國(guó)際領(lǐng)先研究被著名網(wǎng)站Chemistry View以“Black titania：Black is New White”為題作專文評(píng)述；石墨烯和三維結(jié)構(gòu)方面的開(kāi)創(chuàng)性研究，極具原創(chuàng)質(zhì)子型的氮摻雜介孔石墨烯和被稱為材料之王的三維石墨烯管入選中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟評(píng)選出的2015年度具有影響力的十大新材料。

這些原創(chuàng)研究成果在Science、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、EES和Nano letters等高水平期刊上發(fā)表SCI論文90余篇，引用超過(guò)5500次，獲得發(fā)明專利50多項(xiàng)。目前上述兩大關(guān)鍵材料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化制備，并出口至加拿大、新加坡、沙特等國(guó)，由團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)、搭建的綠色、低成本生產(chǎn)線，已經(jīng)具備50噸年產(chǎn)能。 

黃富強(qiáng)研究員與研發(fā)出的治污新材料