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省级“111”基地
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陕西省引进国外智力示范基地
张蓬

西北生态环境材料与技术创新引智基地

1.简介

引智基地依托环境科学与工程一级学科(其中环境工程是国家一流专业建设点),院士创新团队,整合国内外优势资源,吸引了国际上材料、化学、环境等领域一流科学家合作开展相关研究,并在西北地区建立一支高水平、有国际视野的国际创新团队,为解决国家尤其是西北地区环境污染问题和社会经济可持续发展及国家“一带一路”发展战略服务,为我国节能减排和地区生态建设做出了突出贡献。

本团队是一支学科背景交叉、年龄结构合理的研究队伍,现有中方成员18人,外方成员10人。其中,中国科学院院士1人,欧洲科学院院士1人,美国发明家科学院院士1人,英国皇家化学会会士2人,中科院百人(优秀)1人,中科院特聘研究员2人,陕西省特聘专家1人,陕西省“百人计划”或“千人计划”入选者9人。此外,在国家外专局支持下,建立了高端外国专家创新团队;在德国洪堡基金会的支持下,建立了中德联合研究小组。团队多位成员具有海外留学、工作的经历,积累了丰富的国际合作经验,并已经初步开展了卓有成效的国际合作研究,并与国际同行多次成功组织召开国际学术交流会。

2.研究方向

结合区域发展的环保重大需求,发展以特色资源为基础的环境材料及其在污染控制中的应用。

(1)特色资源或废弃物资源化为基础的环境材料的设计与制备;

(2)环境材料处理高毒性有机物和重金属离子、空气中低浓度挥发性有机污染物和NOx等环境污染物的性能评估;

(3)环境材料与污染物相互作用的界面微观过程与机理机制;

(4)环境材料与污染控制技术的耦合及工程化。

3.硬件条件

基地科研设施设备良好,现有1500平方米功能设施齐全的科研实验室,拥有电子顺磁共振光谱仪、ICP-MS,液质联用仪、显微拉曼光谱仪等总价值约1400多万的仪器设备。

4.取得的成果

团队成员长期以来一直从事环境相关的吸附材料、纳米光电催化及污染控制技术等研究,并积累了扎实的基础,近5年在Nat. Commun.、Angew.Chem. Int. Ed.等国际重要学术刊物上发表论文100多篇,申请中国发明专利38件。

(1)利用金属Bi等离子体光催化剂实现了自然界植物光合作用中水氧化和CO2还原复杂反应过程全模拟(Nat. Commun.,2021, 12, 123)。

1)避免了水作为直接还原剂参与到CO2还原过程,提高了产物选择性;

2)避免了生成产物中O2的分离,以及生成O2对还原产物的氧化;

3)降低了反应活化能,提高了催化剂活性(达到了283.8μmol/h/g)。

(2)近红外光等离子体氧化物Bi2O3-x高效光催化还原CO2Angew. Chem. Int. Ed.,2021, 60, 910−916)

在大气中453.15 K进行煅烧,在商业铋粉上原位形成具有成本优势的含氧空位的Bi2O3-x。该材料在600-1400 nm波长范围内具有局部表面等离激元共振(LSPR)吸收,可在近红外光下实现高效还原CO2制备CO,940 nm处的表观量子产率为0.113%。

(3)提出电催化氧化技术为核心的污盐纯化处理新工艺,实现污盐中残存的有机物的高效快速脱除,是“国内首台套”污盐资源化利用项目,年产10万吨精制盐,为企业年创造经济产值上亿元。