学科专业评审组:轻工与纺织组
项目名称:低维异质结结构精准调控及其在印染废水深度处理中的关键技术应用
提名单位: 陕西省教育厅
提名等级:二等奖
提名单位意见: 面向国家“碳达峰、碳中和”重大战略目标,以及生态文明建设与绿色低碳转型的迫切需求,光催化技术作为绿色环保与能源转化领域的关键支撑,对推动污染治理与降碳协同增效具有重要意义。针对传统光催化剂存在的可见光利用效率低、光生载流子复合率高、催化剂回收困难等技术瓶颈,本项目通过产、学、研深度融合,系统开展了新型异质结光催化剂及纤维材料的研发与集成应用,在材料创新、结构设计、工艺优化及装备开发等方面取得重要突破,实现了光催化技术从基础研究到产业化应用的重要跨越。 该项目获得了国家自然科学基金、陕西省青年科技新星计划等十余项课题的支持。在研发期间,项目投入经费580万元,并联合10家企业共同攻关,建立了完整的技术研发与产业化应用体系。项目成果已成功应用于印染废水深度处理、光解水制氢、空气净化等多个领域。近三年累计实现直接经济效益5126万元,间接经济效益13500万元,展现出良好的推广应用前景和市场竞争能力。
项目简介:

客观评价:

应用情况和效益:

主要知识产权和标准规范等目录:

主要完成人:
  1. 姓名:卢定泽
    排名:1
    行政职务:物理实验中心副主任
    技术职称:教授
    工作单位:西安工程大学
    对本项目技术创造性贡献:作为核心材料的实验研发主导者,主持了间接Z型三元异质结光催化材料(如MoS2/Ag2S/AgVOx体系)的配方设计、制备工艺优化与性能验证工作。通过大量实验确定了各组分的最佳配比与合成路径,成功解决了光生载流子复合过快的关键瓶颈,是创新点三中“首次开发间接Z型三元异质结材料”的核心完成人,并对创新点一的实验验证做出了主要贡献。
    曾获国家科技奖励情况:1、陕西省高等学校科学技术研究优秀成果奖,一等奖,低维异质结的构效关系及其深度处理纺织印染废水的研究,2023年,第一完成人; 2、陕西省高等学校科学技术研究优秀成果奖,二等奖,新型高效异质结光催化剂及其纤维的设计合成与构效关系研究,2024年,第一完成人; 3、西安市第十八届自然科学优秀学术论文,二等奖,磁性MoS2/g-C3N4异质结分级微球的构筑及其可见光催化产氢性能的研究,2020年,排名:第一。
  2. 姓名:李连碧
    排名:2
    行政职务:物理实验中心主任
    技术职称:教授
    工作单位:西安工程大学
    对本项目技术创造性贡献:负责将实验室制备的材料和组件集成为可工程应用的成套技术与装备。主持完成了基于项目催化纤维的污水处理系统的集成设计、中试验证与优化升级,确保了系统COD降解率、菌去除率等指标达到国际领先水平。在创新点四的系统实现和整体技术的产业化落地、示范工程建设方面做出了创造性贡献。
    曾获国家科技奖励情况:1、陕西省高等学校科学技术奖,二等奖,Si/SiC大失配度异质结制备工艺及表征方法,2018年,第一完成人; 2、陕西省高等学校科学技术奖,三等奖,飞秒和皮秒光脉冲同步特性与探测技术的研究,2015年,第三完成人; 3、陕西省高等学校科学技术研究优秀成果奖,二等奖,低维碳纳米体系中量子输运调控机理及应用研究。
  3. 姓名:夏蔡娟
    排名:3
    行政职务:副校长
    技术职称:教授
    工作单位:西安工程大学
    对本项目技术创造性贡献:作为团队负责人,提出了“多元异质结构建”与“机器学习驱动”相结合的核心研发理念,确立了项目的总体技术路线与攻关方向。主持完成了多元异质结协同创新体系的顶层设计,指导了间接Z型三元异质结等关键材料的理论计算与能带结构设计。全面负责项目的组织实施、产学研资源整合与产业化推广布局,是项目所有核心技术创新点的首要贡献者和决策者。
    曾获国家科技奖励情况:1、陕西省科学技术奖,叁等奖, 有机分子器件中电流/自旋极化及其功能性研究,2018年,第三完成人; 2、 陕西高等学校科学技术奖,二等奖,低维碳纳米体系中量子输运调控机理及应用研究,2022年,第二完成人。
  4. 姓名:张国青
    排名:4
    行政职务:物理学科主任
    技术职称:教授
    工作单位:西安工程大学
    对本项目技术创造性贡献:主要负责光催化纤维的规模化制备工艺与核心装备的研发。创新性地集成原子转移自由基聚合、紫外光引发聚合与等离子体预处理技术,解决了催化剂在纤维表面稳固接枝的工艺难题,主持设计了新型双循环流污水处理系统装置。是创新点四“光催化纤维规模化制备核心技术及装备首创”和创新点五“静电纺丝制膜工艺与装备自主研发”的主要贡献者。
    曾获国家科技奖励情况:1、 陕西省高等学校科学技术研究优秀成果奖,二等奖,硅光电倍增管及其应用研究,2022年,第一完成人; 2、陕西省高等学校科学技术奖,三等奖,飞秒和皮秒光脉冲同步特性与探测技术的研究,2015年,第二完成人。
  5. 姓名:薛周利
    排名:5
    行政职务:总工程师
    技术职称:高级工程师
    工作单位:陕西省水务集团智能数据有限公司
    对本项目技术创造性贡献:主持建立了项目的全套材料性能评价体系和应用测试标准,负责所有创新材料及系统的催化效率、稳定性、力学性能等指标的测试验证与数据分析工作。其提供的精确测试数据为材料优化、工艺改进和系统效能评估 提供了关键依据,是各项技术经济指标得以科学验证的主要贡献者,支撑了所有创新点的可靠性证明。
    曾获国家科技奖励情况:
  6. 姓名:苏耀恒
    排名:6
    行政职务:无
    技术职称:副教授
    工作单位:西安工程大学
    对本项目技术创造性贡献:主要负责理论计算与机器学习模型的构建。创新性地将密度泛函理论(DFT)计算与机器学习算法融合,主持开发了基于随机森林回归的高通量催化剂智能预测平台,实现了新材料性能的精准、快速预测,显著缩短了研发周期,是创新点二中“机器学习驱动新范式”的核心贡献者。同时,参与了多元异质结的能带匹配理 论计算与验证工作。
    曾获国家科技奖励情况:1、陕西省科学技术奖,叁等奖, 有机分子器件中电流/自旋极化及其功能性研究,2018年,第三完成人; 2、 陕西高等学校科学技术奖,二等奖,低维碳纳米体系中量子输运调控机理及应用研究,2022年,第二完成人。
  7. 姓名:郝红娟
    排名:7
    行政职务:无
    技术职称:工程师
    工作单位:西安工程大学
    对本项目技术创造性贡献:主持建立了项目的全套材料性能评价体系和应用测试标准,负责所有创新材料及系统的催化效率、稳定性、力学性能等指标的测试验证与数据分析工作。其提供的精确测试数据为材料优化、工艺改进和系统效能评估提供了关键依据,是各项技术经济指标得以科学验证的主要贡献者,支撑了所有创新点的可靠性证明。
    曾获国家科技奖励情况:1、陕西省高等学校科学技术研究优秀成果奖,一等奖,低维异质结的构效关系及其深度处理纺织印染废水的研究,2023年,第六完成人; 2、陕西省高等学校科学技术研究优秀成果奖,二等奖,新型高效异质结光催化剂及其纤维的设计合成与构效关系研究,2024年,第五完成人; 3、西安市第十八届自然科学优秀学术论文,二等奖,磁性MoS2/g-C3N4异质结分级微球的构筑及其可见光催化产氢性能的研究,2020年,排名:第六。
  8. 姓名:周敏
    排名:8
    行政职务:无
    技术职称:讲师
    工作单位:西安工程大学
    对本项目技术创造性贡献:在多元异质结光催化剂体系构建方面,周敏教授基于能带匹配理论,创新性地提出了涵盖Ⅱ型、Z型、S型及同质Z型的多元异质结结构设计策略,通过水热法、原位生长等先进制备工艺,实现了对纳米材料尺寸、分布与组分的精准调控,显著拓宽了光响应范围,提升了光生载流子分离与界面电荷转移效率,为高效光催化材料的开发奠定了理论基础与技术路径。
    曾获国家科技奖励情况:1、陕西省高等学校科学技术研究优秀成果奖,二等奖,新型高效异质结光催化剂及其纤维的设计合成与构效关系研究,2024年,第二完成人。
主要完成单位及创新推广贡献:
  1. 单位名称:西安工程大学
    单位贡献:该成果得益于本校在交叉优势学科领域的支持,依托功能性纺织材料及制品教育部重点实验室、陕西省功能性服装面料重点实验室、陕西省产业用纺织品工程技术研究中心、陕西省2011产业用纺织品协同创新中心及院士基地等科研基地,为本成果的顺利实施提供了学科及科研基地支撑的同时,也为本成果的顺利开展提供了充足的设备保障和技术支持。 对本项目科技创新和应用推广情况的具体贡献如下: 一是牵头提出多元异质结协同创新理论,突破传统设计局限,首创机器学习驱动的高通量智能设计新范式;二是成功开发出国际领先的间接Z型三元异质结材料,实现光响应范围突破650nm,载流子分离效率提升35%以上,污染物降解效率提高6.5倍;三是深度主导产学研协同,构建"基础研究-技术开发-工程示范"完整创新链条,推动技术产业化落地;四是通过项目实施培养多学科交叉团队,建设先进研发平台,承担国家级课题十余项,为可持续发展提供人才与平台支撑。这些开创性工作为项目实现国际领先水平提供了核心推动力。

  2. 单位名称:陕西省水务集团智能数据有限公司
    单位贡献:陕西省水务集团智能数据有限公司作为本项目重要的产业化合作单位,在技术应用推广与系统集成方面贡献突出。公司依托自身工程与数据优势,深度参与了光催化污水处理系统的智能化升级与平台开发,构建了集实时监控、智能运维和污染物动态分析于一体的远程监管系统,显著提升了处理效率和稳定性,保障了COD降解率、菌群去除率等关键指标持续优于国家标准。在推广方面,公司积极推动技术成果在陕西及其他多个省市的印染、化工园区落地,负责系统工程实施与数据互联管理,有效降低了运维成本30%以上,助力技术覆盖10余省市。公司通过“材料—设备—平台”一体化解决方案,为项目从实验室走向规模化应用提供了关键支撑,充分体现了其在产研结合与绿色技术推广中的重要作用。

完成人合作关系说明: 完成人合作关系说明:1
陕西省科技厅成果处