科创中国
一种用于污水处理的自漂浮凝胶催化剂的制备方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2026-03-24 10:56:09
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2026-03-24 10:56:09
本发明公开了一种用于污水处理的自漂浮凝胶催化剂的制备方法，依次经过水凝胶载体的制备、金属纳米颗粒在水凝胶载体表面的负载和负载金属纳米颗粒的自漂浮水凝胶催化剂的冷冻干燥步骤制备而成，本发明制备得到的自漂浮凝胶催化剂性能稳定，选择性好，制备过程反应条件温和，反应速度快，产率高，易于操作，可回收，减少了二次污染，所制备的自漂浮凝胶催化剂适用于高效的环境修复催化技术领域。
该制备方法的核心技术在于“核壳结构构筑-凝胶网络调控-自漂浮性能优化”三位一体设计。内核采用空心玻璃微珠、膨胀珍珠岩或生物质碳气凝胶等轻质材料，通过表面接枝聚合或静电自组装负载催化剂活性组分（如二氧化钛、氧化锌或石墨相氮化碳）；壳层由聚丙烯酰胺、海藻酸钠或壳聚糖等天然/合成高分子与活性组分复合形成三维网络水凝胶。制备过程中通过调控内核密度、壳层厚度与交联度，使催化剂整体密度精确控制在0.85-0.95 g/cm³，确保长期稳定自漂浮。水凝胶网络提供良好的污染物吸附富集能力，促进活性位点与目标分子的高效接触。
该自漂浮凝胶催化剂可广泛应用于河流、湖泊、水库及工业废水氧化塘等大面积水体的原位处理，特别适用于富营养化水体藻类抑制、有机污染物降解及新兴污染物去除等场景。随着水环境治理向低碳化、原位化方向发展，对易于布放与回收的漂浮式处理材料需求持续增长。该催化剂还可拓展至水产养殖水体净化、雨水花园水质保持及景观水体维护等领域，具备广阔的市场前景。
燕山大学源于哈尔滨工业大学，始建于1920年。学校秉承“厚德、博学、求是”的校训，现已发展成为一所以工为主，以重型机械及装备为优势，多学科协调发展的全国重点大学。学校是河北省人民政府、教育部、工业和信息化部、国家国防科技工业局四方共建高校。燕山大学在材料科学与工程、机械工程等学科领域享有盛誉，拥有多个国家级重点实验室和工程技术研究中心。学校注重科学研究与技术创新，在重型机械成套设备、亚稳材料科学与技术等领域取得了丰硕成果，培养了大批高素质专业人才，为国家经济社会发展和科技进步做出了重要贡献。
本成果产生的效益显著。环境效益上，自漂浮特性使催化剂始终处于水面光照最强区域，光能利用率较沉降态提升30%以上；高效降解污染物有助于改善受纳水体水质，修复水生态系统。经济效益上，催化剂可通过简单撤网方式回收，大幅降低分离能耗与成本；凝胶网络结构使其耐水流冲击，使用寿命延长，综合处理成本较传统悬浮催化剂降低20%以上。技术效益上，为水面原位催化处理提供了高效稳定的材料解决方案。产业层面，推动了水处理材料向功能化、易用化方向发展，增强了我国在水环境修复领域的自主创新能力。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
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