随着水资源污染问题日益严峻,传统净水手段如活性炭过滤、离子材料释放金属离子杀菌(如银离子)虽能解决部分情况下的净水需求,但因效率不足、二次污染风险和成本高昂等缺陷难以满足高标准净水要求。
针对这些痛点,泓源团队利用单原子材料,通过单原子活性位点实现超高效率催化净水,可高效降解有机污染物并吸附重金属离子,同时具备广谱抗菌(杀灭率≥99.9%)、零残留安全和长效稳定等突破性优势。该技术可应用于便携式应急净水设备及工业水处理系统,提供更安全、经济和可持续的解决方案。
单原子催化原理与纳米材料光催化原理类似,利用光来激发分单原子金属及二氧化钛等化合物半导体,利用它们产生的电子和空穴来参加氧化—还原反应。当能量大于或等于能隙的光照射到半导体纳米粒子上时,其价带中的电子将被激发跃迁到导带,在价带上留下相对稳定的空穴,从而形成电子—空穴对。
这些被俘获的电子和空穴分别扩散到微粒的表面,迁移至表面的电子与氧气分子反应生成超氧自由基;空穴与水分子反应生成羟基自由基(-OH),这些自由基具有极强的氧化性。这些自由基(特别是活性氧ROS)能够攻击细菌分子某些结构并破坏,从而达到对细菌、有害气体氧化降解的效果。
与纳米材料不同的是,单原子催化材料是指金属以孤立的单个原子形式分散并稳定锚定在载体表面的一类新型催化材料,对比纳米材料,单原子材料不会聚集成团(团聚),长时间工作也能保持高效稳定。
泓源单原子材料粒径极小(比纳米材料粒径更小),具有极高的比表面积和表面能。因为绝大多数原子都是单独暴露的,几乎没有“内层原子”浪费,几乎所有的原子都能参与到催化反应中,效率极高。其次,单原子材料的作用方式为接触式,原子被牢牢固定在负载材料上,对比离子材料,有效成分更不容易流失。
泓源单原子材料采用特殊的生产工艺,极大地提高了产能,实现了批量化生产。
接触式杀菌抑菌:此单原子材料可实现秒级对水中具有压力抗性的大肠杆菌99.99%的灭活;据其不同负载材料及应用场景,单原子抗菌性可持续几月至几年不等。相较于纳米材料(易团聚),此单原子材料抗菌效果更持久。
弱光响应催化:相较于其他光催化材料,此单原子材料在弱光环境下即具有可观的催化工作效能,可广泛适应不同工作场景。
应用稳定性强:此单原子材料耐氧化能力强(离子材料耐氧化性差);在强酸强碱、高温条件下依然能够保持相当的产品活性。
批量化生产:目前市面上许多纳米材料无法稳定生产,而泓源单原子运用特殊工艺,实现单原子材料的批量化生产,生产限制在极大程度上被削减。
综合成本大幅降低:此单原子材料比市场上现有同类纳米金属材料(纳米银、纳米金等)、金属离子材料(银离子、铜离子、铁离子等)运用至具体领域综合成本至少降低五成。
| 名称 | 单原子材料 | 纳米材料 | 离子材料 |
|---|---|---|---|
| 抗菌方式 | 接触式 | 接触/释放离子 | 释放离子 |
| 光照需求 | 极小 | 紫外光 | 无 |
| 持续时间 | 长期 | 短期 | 短期 |
| 稳定性 | 优良 | 较差 | 良好 |
| 用量(抑菌率99%) | 0.1-5kg/t | 30-100kg/t | 1-10kg/t |
| 污染性 | 几乎没有 | 离子残留 | 离子残留 |