中科大應用材料基因組學助推空氣凈化器研發(fā)

【摘要】近日，中國科學技術大學國家同步輻射實驗室教授高琛團隊用他們已獲數(shù)項國家發(fā)明專利的光催化材料，研制出一種新型空氣凈化器樣機。該樣機在同樣的紫外光照條件下，不僅能夠濾除PM2.5，而且對室內裝修材料釋放出的甲醛、甲苯等揮發(fā)性有害氣體的去除能力經實驗室初步測定，比市售產品高兩三倍。

近日，中國科學技術大學國家同步輻射實驗室教授高琛團隊用他們已獲數(shù)項國家發(fā)明專利的光催化材料，研制出一種新型空氣凈化器樣機。該樣機在同樣的紫外光照條件下，不僅能夠濾除PM2.5，而且對室內裝修材料釋放出的甲醛、甲苯等揮發(fā)性有害氣體的去除能力經實驗室初步測定，比市售產品高兩三倍。

    這一空氣凈化器樣機的誕生，源于一次聚會的談笑之間。2013年底，霧霾籠罩合肥。一次朋友聚會中，中國科學技術大學先進技術研究院副院長劉文望著窗外灰蒙蒙的天空，感慨地問：“現(xiàn)在空氣這么差，你們作基礎研究的有沒有點新辦法?”

    參加這次聚會的高琛說：“我們課題組研究光催化材料10多年了，從目前的指標來看已能夠有效降解家裝產生的揮發(fā)性有機污染物，至少能讓大家關窗不吸毒?！?/P>

    光催化材料，港澳臺地區(qū)又稱“光觸媒”，是一種在光照條件下能夠產生電子—空穴對，進而在其表面發(fā)生氧化、還原反應的半導體材料。光催化材料的應用和潛在應用包括：自清潔涂層，空氣、水污染的治理以及太陽能光解水制氫等。但是，這些應用的實現(xiàn)都對光催化效率有相當高的要求。市場上已經成熟并在高端空氣凈化器中采用的二氧化鈦只能吸收利用紫外光，空氣凈化效率受限。

    “外人很吃驚我們這么快就拿出樣機，其實我們是十年磨一劍?！备哞≌f。

    據(jù)介紹，2011年，美國總統(tǒng)奧巴馬推出了“材料基因組計劃”，材料基因組方法這一前沿技術則由組合材料學發(fā)展而來。而在組合材料學發(fā)展的早期，高琛曾在組合材料學的發(fā)源地——美國勞倫斯-伯克萊國家實驗室項曉東-Schultz課題組工作，對組合材料學的發(fā)展作出了重要貢獻?；貒?，組合材料學進入低潮期，但高琛耐住“寂寞”，一直堅持該方向的工作。10多年前，高琛帶領團隊將此方法用于光催化材料的研究，歷經初期的材料篩選、中期的材料優(yōu)化、后期的同步輻射機理研究，終于鑄得“一劍”。

    “但要真正大規(guī)模應用，其實還有工程化研究需要完成，其中的艱辛是不難想象的?！备哞≌f，材料基因組方法的優(yōu)勢是能夠同時大量合成、表征新型材料，他的團隊在合成光催化材料中曾拿出幾百種材料方案，之所以能在很短時間內找到最優(yōu)化的方案，材料基因組方法至為關鍵。

    高琛介紹說，結合大數(shù)據(jù)方法，材料基因組可以同時對成千上萬種新材料進行預測、篩選、合成和表征。對比以前愛迪生花費多年時間尋找合適的燈絲材料、科學家測試成百上萬次找到一種合用的農藥，材料基因組方法簡直是“神器”。