维度网讯，伯明翰大学（University of Birmingham，www.birmingham.ac.uk）研究人员展示了一种新型超薄催化剂生产方法，为持久性水污染物的催化分解提供了新途径。该工艺以层状材料为前驱体，将其分散在可持续溶剂（水和乙醇）中，并对分散体中的液相和固相施加高应变率。机械应变克服了将材料结合在一起的范德华吸引力，将层分离成微米和纳米级的片层，这些片层可达到几原子或分子级的厚度。除制造具有高量子效率的超薄材料外，新工艺还易于支持不同材料的组合，使研究团队能实验“独特的人工材料，如石墨相氮化碳和二硫化钼，这两种有前途的有机和无机层状半导体可以在紫外（UV）和可见光光谱区域支持光催化活性，”伯明翰大学机械工程副教授Jason Stafford表示。该工艺由机械力而非热能驱动，相比其他一些催化剂制造方法，其环境足迹更小，且溶剂和前驱体可在过程中回收和再利用。

对光催化的关注引导出这些新材料在降解水中有害污染物方面的应用。此类应用通常使用光催化剂进行高级氧化过程（Advanced Oxidation Processes，AOPs）。伯明翰大学研究员Irwing Ramirez指出：“通过在紫外和可见光区域实现光催化，这些催化剂材料可以利用比传统光催化剂（如二氧化钛）更高比例的入射阳光，并避免其他AOPs的一些缺点。这可以为通常需要高强度灯光的被动式太阳能废水处理打开大门。此外，二维纳米结构纳米材料每克材料提供更大的表面积，有助于提高反应速率和更高效的光利用。”

在实验室中，该团队已制备出升规模的新型光催化材料，相当于约100克催化剂。Stafford团队的研究生Jacob Brown补充道：“虽然总体上量看起来很少，但对于废水应用来说，它可以处理数百甚至数千升的水。这项工作还表明，合成的纳米材料可支撑在玻璃等基底上，从而避免了昂贵的下游催化剂分离，并能够处理大量废水。这对于扩展到连续流水处理系统尤为重要。”为在废水处理环境中展示催化剂本身，该团队已从小型半间歇工艺扩展到5升中试规模系统，该系统在室外环境中可使用紫外光或太阳光照明。