環境光催化應用技術湖南省重點實驗室于2014年1月獲湖南省科技廳立項建設,2017年12月驗收合格,2022年8月通過階段性評估。實驗室面向湖南新材料和環保行業發展的需求,針對人類社會可持續發展必然面臨和亟待解決的環境污染控制與治理的重大科學課題,開展光催化應用技術相關的重要基礎理論、關鍵技術及産業化裝備的理論研究、成果轉化與應用推廣,緻力于解決新材料、納米技術和環境保護等領域若幹關鍵共性技術問題,為光催化技術産業的發展提供理論基礎和應用指導。
本實驗室所屬領域為材料,對接湖南省和長沙市“先進儲能材料”和“環境治理技術及應用”等工業新興及優勢産業鍊。新材料産業是“國家戰略性新興産業”和“中國制造2025”重點發展的領域,也是湖南省優勢産業和長沙市千億級産業。實驗室面向地方新材料産業的技術與人才需求,開展科學研究、技術研發、人才培養和社會服務,助力新材料産業的轉型升級與高質量發展,為實現我省“三高四新”戰略定位和使命任務作出積極的貢獻。實驗室主要分為四個研究方向:
研究方向1:光催化材料設計與制備。本研究方向針對半導體及新型光催化材料設計與制備、光催化材料的構效關系等方面進行深入系統研究,重點關注低維金屬氧化物、硫化物、有機高分子等新奇結構光催化材料的控制合成、表界面特性、催化機制和構效關系等,為開發高效環境與能源光催化材料提供理論基礎。本研究方向獲國家自然科學基金6項、省部級項目18項,在Appl. Catal. B (IF=19.503)、Nano Energy (IF=17.881)、J. Mater. Chem. A (IF=12.732)、Chin. J. Catal. (IF=8.271)、Appl. Surf. Sci. (IF=6.707)等本領域重要期刊上發表論文30篇,入選ESI高被引論文5篇,得到了中國科學院院士、西北工業大學黃維教授,長江學者、湖南大學曾光明教授和大連理工大學全燮教授,以及英國皇家化學會會士、澳大利亞昆士蘭大學王連洲教授等多位本領域權威學者的肯定評價;獲省部級獎勵3項,申請湖南省自然科學二等獎1項,其中,《超交聯聚苯乙烯的結構改造與功能調控》等成果獲2020年度湖南省自然科學三等獎、《基于新型功能材料的高效樣品前處理新方法研究》等成果獲教育部自然科學二等獎和廣西省自然科學三等獎、《新型可見光催化材料的結構設計與作用機理研究》成果申報2021年度湖南省自然科學二等獎。本研究方向發展了多種兼具寬光譜響應能力和高電荷分離效率的新型光催化材料,揭示了光催化材料的可見光響應機制與電荷分離機理,豐富了光催化材料及其體系的研究,對人工光合光催化材料的結構設計具有重要的借鑒意義和參考價值,為促進光催化技術在環境污染治理與潔淨能源生産等領域的應用,推動材料、化學和環境等學科的發展做出了積極的貢獻。
研究方向2:光催化技術淨化空氣的應用研究。本研究方向重點關注甲醛、苯系物等典型有害污染物治理關鍵技術,研究典型氣體污染物消除過程中在材料表面的殘留情況以及光催化材料的表面微觀結構的演化過程和變化規律,為納米材料的規模化制備和納米器件的功能性開發提供全新思路。本研究方向獲長沙市科技局平台和人才計劃50萬元資助(室内空氣淨化材料與技術應用),承擔湖南思源環保技術有限公司《空氣淨化器性能測試系統研究》等橫向課題6項,到賬橫向課題經費56萬元;授權《負載型催化劑及其制備方法》等國家發明專利7項。本研究方向開發光觸媒材料、ESI橡膠制品異味消除劑、Pt負載型甲醛清除劑等密閉空間空氣光催化淨化産品6項,助力固得新材等企業新增銷售額超8000萬元,服務了湖南省空氣治理技術與應用工業新興優勢産業鍊的發展,對保障國民健康和實施“健康中國”戰略貢獻了實驗室的力量。
研究方向3:光催化技術處理廢水的應用研究。本研究方向針對有害有機污染物和有毒重金屬離子等各類環境污染物及廢水,開發基于光催化原理治理污染物的耦合新技術,為醫藥廢水、電鍍廢水、印染廢水等的實際工業應用奠定基礎,為重金屬和有機污染物同步去除提供關鍵技術支撐。本研究方向立項國家自然科學基金項目1項,省部級項目4項,發表SCI論文12篇,《環境功能材料的構建及其對水體典型有機污染物的去除機制》成果獲2020年度湖南省自然科學三等獎。承擔銀泰達環保集團有限公司《多元催化電解反應裝置與高效催化材料開發》等橫向開發課題10項,橫向課題到賬經費150萬元。本研究方向開發Bi基光催化還原Cr(VI)材料、鐵碳微電解材料、磁性複合鋁系除磷材料等水處理系列産品6項,研發多元催化電解反應裝置、固液垃圾處理設備、氣膜法處理高氨氮廢水設備等環境治理裝備4項,助力銀泰達環保、恒泰環保等企業新增銷售額超1.5億元,為解決水體中生物難降解有機污染物和重金屬的污染問題提供了新的材料和技術,對環境治理技術及應用長沙市工業新興優勢産業鍊的發展起到了積極的促進作用。
研究方向4:新能源材料技術與應用。本研究方向是實驗室近年來不斷積累和發展起來的,主要面向我省産業規模和市場占有率全國第一的先進儲能材料産業,重點開展鐵基、錳基正極材料及其前驅體的升級和應用研究,開發新型水系二次電池材料、高比能量碳基材料,實現安全、綠色、高效儲能,服務地方新能源汽車和先進儲能材料産業。本研究方向立項國家自然科學基金3項,省部級項目10項,承擔橫向委托項目2項,發表SCI收錄論文12篇,授權國家發明專利5項;獲省部級獎勵3項,其中,《動力型磷酸鐵锂正極材料多重改性與産品制備關鍵技術開發及锂電池應用》成果獲2020年度獲中國産學研合作創新成果獎二等獎。動力電池用球形磷酸鐵锂複合正極材料關鍵技術及其産業化、高性能錳酸锂正極材料及其前驅體關鍵技術和産業化等技術成果湖南雅城新材料有限公司新增銷售額超80億元,為服務湖南先進儲能材料産業的轉型升級與高質量發展做出了積極的貢獻。
實驗室現有固定人員43人,其中,教授11人、副教授15人,具備高級職稱的人員占比達到了60.5%;博士39人,占比91%;35歲以青年教師11人,35至45歲中青年教師18人,45以上教師14人,占比分别為26%、42%和32%,形成了一支結構合理、年富力強的實驗室隊伍。實驗室依托光催化工程技術湖南省高校科技創新團隊,該團隊于2013年以優秀成績通過湖南省教育廳的驗收,是省内同層次高校中唯一獲得優秀驗收結論的團隊。2018年以來,實驗室采用培育與引進相結合的方式,彙聚了一批聚焦光催化材料、環境淨化材料和先進儲能材料方向的高層次人才。目前,實驗室擁有國家百千萬人才工程中青年專家1人,入選湖南省“新世紀121人才工程”、湖南省“121創新人才工程”、湖南省100個科技創新人才、長沙市優秀傑出創新青年等人才工程7人,受聘湖南大學、湖南工業大學、桂林理工大學、衡陽師範學院等高校的博士和碩士生導師共計11人,打造了一支學術水平高、創新能力強的實驗室隊伍。實驗室擁有場地面積1700平米,購置儀器設備919台(套),其中,場發射掃描電鏡、X射線衍射儀、比表面積及孔徑測定儀等單價10萬元以上的大型儀器設備29台(套),大型儀器設備總值1870萬元。本實驗室與國際光催化研究領域的知名專家和學者建立了緊密的合作關系,先後邀請30餘名專家學者參加實驗室學術年會或給予指導。2018年以來,實驗室主辦或聯合舉辦學術會議9次、學術委員會會議4次,實驗室影響力不斷增強。