点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:二氧化钛穿上了“水上行走鞋”
首页> 科技频道 > 正文

二氧化钛穿上了“水上行走鞋”

来源:中国科学报2025-05-14 09:44

  中国科学院金属研究所研究员刘岗团队发展了“漂浮策略”和“维度定制”相结合的新策略,如同给二氧化钛穿上了“水上行走鞋”,赋予了材料可漂浮于中性水溶液表面的特性,为塑料转化提供了极具竞争力的替代方案。近日,相关研究成果发表于《自然-通讯》。

  中国作为全球塑料生产和消费的第一大国,塑料制品行业年累计量超6000万吨,废弃塑料量高达4300万吨。废弃塑料对环境、生态系统以及人类健康构成威胁。在此背景下,光催化重整塑料技术应运而生。该技术通过太阳光激发半导体材料将塑料分解转化为高值化学品,兼具固废再利用与能源转化的双重意义。

  二氧化钛是经典的半导体光催化材料。当太阳光照射二氧化钛晶体,光生空穴将与吸附的水分子反应,生成的羟基自由基如同“分子剪刀”,能够精准切断塑料的碳链骨架。然而,羟基自由基仅有约10纳秒的寿命,其迁移距离被限制在10至100纳米范围,短寿命的自由基难以跨越反应中微米级以上的相界面。所以,业内不得不借助腐蚀性强酸或强碱溶液预处理塑料,以增强光催化材料与塑料的界面接触,但这个工序占据了整个流程近85%的成本。

  针对上述挑战,刘岗团队另辟蹊径,在二维二氧化钛表面形成纳米级碳氮疏水层,这一有机-无机杂化结构相当于给二氧化钛穿上了“水上行走鞋”,赋予了材料可漂浮于中性水溶液表面的特性。

  该材料具有传统二氧化钛所不具备的两个功能。一是可漂浮二氧化钛材料形成了光催化材料、塑料、水和空气的四相界面,将原本微米级的相界面压缩至近零距离的分子级接触,相当于在空气与水的交界处搭建了纳米级反应工厂,让阳光、氧气、光催化材料、塑料实现零距离接触。二是不同于传统光催化重整材料体系主要利用光生空穴氧化水分子产生羟基自由基物种,可漂浮二氧化钛材料主要利用光生电子还原氧气产生超氧自由基作为氧化物种,寿命长达1毫秒,超氧自由基的作战半径扩大万倍,能深入塑料分子内部“拆解”碳链。

  可漂浮二氧化钛材料还具有优异的光重整塑料性能,在不依赖于腐蚀性溶液预处理的情况下,可实现聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等典型塑料的光重整效率1至2个数量级的提升,同时产生选择性超过40%的高值乙醇产物,创造了中性条件下重整效率的新纪录。(记者 张楠)

[ 责编:王若昕 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 全网追的“扁担女孩”,找到了!

  • 新能源汽车的中国-中亚跨国路

独家策划

推荐阅读
2025年3月,国家重大科技基础设施——子午工程二期正式通过验收,建成了国际上综合实力最强的空间天气地基区域监测网络。
2025-06-13 09:45
前不久,一场人形机器人格斗擂台赛引发了全球关注。
2025-06-13 09:44
系外行星大气研究对理解行星形成、演化和宜居性具有重要意义。
2025-06-13 09:38
地磁暴,是由太阳表面活动引起的地球磁场全球性剧烈扰动现象。据中国气象局国家空间天气监测预警中心消息,受5月31日太阳爆发活动影响,北京时间6月1日14时至2日14时,先后出现了6小时特大地磁暴。
2025-06-13 09:37
中外科学家团队在广东省肇庆市怀集县取得四足类足迹的重要发现,首次记录了华南白垩纪地层的哺乳形类及恐龙足迹组合。
2025-06-13 09:35
“如果你是一名文科生,将有机会学习数学和计算机,将来可能成为人工智能方面的研究生”,这是不久前,复旦大学教育教学改革发布会上传出的消息。
2025-06-12 18:17
一种新的神经细胞网络是造成这一现象的原因。
2025-06-12 09:52
这一机器人仿生手灵感源于人类手部的生物智慧。
2025-06-12 09:46
冬虫夏草学名叫“中华线虫草”,其实是一种寄生蝙蝠蛾幼虫的真菌。线虫草在白垩纪就已经寄生蚂蚁的基干类群,学会了“操控蚂蚁”,而这类寄生蚂蚁的线虫草,正是如今最繁盛的一支。
2025-06-12 09:43
来自NASA的3位科学家分析了2020—2024年间坠落地球的523颗“星链”卫星在不同太阳活动水平的轨道变化。美国《商业内幕》网站报道称,很多科学家担心“星链”卫星可能会以人们尚不了解的方式破坏大气层。
2025-06-12 09:40
天气越来越热,我们中医院急诊西北角的药膳坊门前,同样“火热”。现在,“中医药+餐饮”在很多地方越来越火,药膳面包等产品吸引了很多消费者,也带动了更多人了解中医药知识和养生理念。
2025-06-12 09:37
中毒、缺氧、病原体侵袭……这些突如其来的“变故”会诱发生命应激反应。
2025-06-11 09:27
传统人工智能研究聚焦于物体识别准确率,却鲜少探讨模型是否真正“理解”物体含义。
2025-06-11 09:26
为满足小农户的粮食干燥需求,该所联合国内多家单位研制出智能化可移动牵引式烘干机。
2025-06-11 09:25
近日,国家发展改革委、国家能源局发布《关于有序推动绿电直连发展有关事项的通知》,提出以满足企业绿色用能需求、提升新能源就近就地消纳水平为目标,建设绿电直连项目。
2025-06-11 09:23
 地处浙皖赣三省交界处的钱江源—百山祖国家公园候选区,由衢州市开化县的钱江源园区与丽水市的百山祖园区组成,总面积约747平方公里。
2025-06-11 09:23
为发挥警示作用,切实推动问题整改,第三轮第四批中央生态环境保护督察9日对第一批典型案例进行集中公开通报。
2025-06-10 10:04
6月8日,国产人形机器人携手机器狗攀上湖北燕矶长江大桥,挑战在全球最长猫道上行走。
2025-06-10 10:03
夏日,生机勃勃,在北京市温榆河公园“生态心”区域,这里没有人工干预和打理,一切都在“野蛮”生长。
2025-06-10 10:02
日前,位于重庆巫山的五里坡管理中心在科研监测中发现了2个新属共8个新物种,这是继2022年发现4个新物种后该中心在五里坡国家级自然保护区再次发现新物种。
2025-06-10 09:59
加载更多