可见光响应催化纤维选择性消除染料等有机污染物

长期以来，水中高色度、高毒性、难降解的染料等有机污染物很难用传统方法（如物化吸附和生化技术等）彻底去除，迫切需要提出或建立节能环保且在大量有机/无机物（如表面活性剂，助剂以及无机盐等）共存下具有高选择性的消除原理和方法。本项目以催化纤维为基础反应平台，巧妙利用纤维与染料的天然亲和力选择性俘获富集水中的染料，在可见光驱动下利用纤维上的金属酞菁活化绿色清洁的分子氧，高效选择性地去除染料等有机污染物。利用纤维材料易修饰和易调控的特点设计制备催化纤维，重点研究其构效关系、大量有机/无机物共存下选择性消除染料的性能和可见光驱动原理，阐明催化纤维与目标污染物分子的相互作用及产生选择性俘获的规律，揭示染料等有机污染物从液相（水）到固相（催化纤维）界面和内部的吸附扩散行为、降解历程和产物等基础理论问题。本项目的研究将为水中染料等有机污染物的处理提供新思路，并促进纤维材料学科与环境、催化等多学科的交叉融合。

印染废水中染料等污染物，具有色度高、成分复杂等特点，目前常用生物法处理。许多结构稳定、毒性大的染料，难以生物降解，利用高级氧化法降解染料等污染物是当前研究的热点。但印染废水成分十分复杂，含有多种表面活性剂、助剂以及无机盐等化合物，且其浓度远远高于染料的浓度，仅使用高级氧化法的单一技术有很多局限性，优化组合多种不同技术是一种新的有效途径。本项目提出利用催化功能纤维消除水中难生物降解的染料，以金属酞菁作为催化活性中心，设计合成系列与不同纤维具有可反应性的金属酞菁衍生物，采用不同方法将其负载到具有易修饰和易调控等特点的纤维上制备得到系列催化纤维，在可见光驱动下通过活化绿色清洁的分子氧来选择性消除水中染料等有机污染物。另外，对于一些结构相对稳定的染料，在项目研究过程中对研究内容进行了适当拓宽，设计了具有活化双氧水功能的催化纤维以及金属酞菁敏化类催化剂，进一步提高催化纤维的催化活性和适用范围。项目通过催化纤维对染料进行选择性俘获和富集作用，实现在大量有机/无机物共存时选择性消除染料，为环境污染的废水治理提供新思路。