高盐废水膜处理技术（TiO2二维亚纳米膜高效污水处理）

由于全球面临着淡水短缺和清洁水源的供应缺乏问题，因此需要发展高性能的水纯化与消毒去污技术，在各种材料中，异相催化剂是一种具有较高前景的解决方法。

在催化领域，在低于纳米尺度的空间进行限域催化反应是个重要挑战性课题，因为难以在形成亚纳米尺寸的孔同时具有原子催化位点，同时需要保证孔内部的传质与反应物种的寿命之间能够匹配。

有鉴于此，清华大学张正华等报道通过Co掺杂的TiO2纳米片材料的4.6 Å二维层空间，实现了亚纳米空间限域催化降解污水，实现了未曾预料的污水污染物降解催化反应速率。

摘要：由于全球淡水资源的匮乏和清洁水的难以获取，人们付出了巨大的努力来开发强大的水净化和去污染技术，多相催化是一个非常有前景的解决方案。亚纳米受限反应是催化化学的终极前沿，但如何形成具有分布原子催化中心的埃通道，以及如何匹配内部的传质和反应物种的寿命是一个挑战。在这里，我们通过应用埃限制的催化水污染物降解的概念来解决这些问题，在由单层钴掺杂氧化钛纳米片组装的二维层压膜4.6 Å通道内实现前所未有的反应速率。结果表明，目标污染物雷尼替丁的降解速率常数为1.06 ms−1)与目前最先进的技术相比，速度快了5-7个数量级，达到了100%的降解连续运转100小时。该方法对多种水污染物的滞留时间小于30 ms，也可达到~100%的有效效果，该策略也可推广到其他二维材料组装膜。这项工作为通用的埃约束催化铺平了道路，并揭示了利用埃约束策略在设计高效的水净化催化剂的重要性。

本文要点

（1）

污水催化降解实验结果显示，对目标污染物的降解速率比目前性能最好的方法，降解速率提高5-7个数量级，在100 h连续降解过程中实现100 %的降解率。这种方法能够在<30 ms的保留时间实现~100 %污水降解效率，而且这种方法能够拓展到其他二维材料的组装膜。

（2）

这项工作为发展亚纳米限域催化提供机会，为实现高效率水纯化的高效率催化剂设计提供经验。

参考文献

Chenchen Meng, Baofu Ding, Shaoze Zhang, Lele Cui, Kostya Ken Ostrikov, Ziyang Huang, Bo Yang, Jae-Hong Kim & Zhenghua Zhang, Angstrom-confined catalytic water purification within Co-TiOx laminar membrane nanochannels, Nature Commun, (2022) 13, 4010

DOI: 10.1038/s41467-022-31807-1

https://www.nature.com/articles/s41467-022-31807-1