《自然》刊发电化学液体门控空气净化可循环系统:水基界面高效过滤与连续吸附调控机制

发布日期:2022年09月27日   浏览次数:

北京时间926日,Nature刊发我室侯旭团队题为“Continuous Air Purification by Aqueous Interface Filtration and Absorption”的研究论文,运用响应性液体门控技术提出不同微尺度颗粒物在水界面上的高效过滤与吸收的核心机制,打通了现有空气净化中从过滤吸收、防污防腐、抗菌除臭到长期运行的技术难关,为空气净化器的设计提供了全新的思路,解开了液体作为结构与功能材料如何实现电化学可控微泡及其三相界面上高效传质的难题。

空气污染物中的颗粒物浓度是衡量环境空气质量的一项重要指标。空气颗粒污染物通常包括固体、液体、有机、无机等复杂悬浮颗粒混合物,具有较大危害性。当前,去除这些颗粒物的有效方法仍然依赖于各种空气过滤净化系统。然而,这些系统多由多层纤维膜或多孔材料组成的过滤膜单元构成,随着颗粒物在其表面和内部孔隙的堆积,这些过滤单元将不可避免地遭受堵塞问题,从而限制了其效率和使用寿命。如何开发净化效率高、使用寿命长、无需复杂维护的净化系统,是传统空气净化领域面临的重大挑战。

 

侯旭教授团队首创性地选择功能液体作为过滤膜单元的结构与功能材料,通过调控颗粒物与液体之间相互作用进而控制空气/水界面上的物质传递。该方法将传统固体材料对污染物过滤所使用的有效表面积,转换为液体材料对污染物过滤吸收的有效体积,既提高净化效率,也增大净化器的尘容量。利用门控液体作为主要过滤材料,可以实现管路连接、自动化、程序化控制,进一步实现免维护、高效、低成本的系统运行。该技术有望应用于工业、医疗、建筑等领域,为防治大气污染、提升空气质量、改善人居环境等环保、健康、民生问题提供技术保障。

该研究工作是由我室侯旭团队完成,博士生张运茂同学为该论文的第一作者,独立通讯作者是侯旭教授。该项研究还得到西北工业大学臧渡洋团队的支持。本研究工作得到国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目、111项目和福建省能源材料科学与技术创新实验室科技项目、固体表面物理化学国家重点实验室科技项目、福建省自然科学基金等资助。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-022-05124-y