推荐院士：庞国芳院士、任阵海院士
主要完成单位：中国环境科学研究院、广东省科学院生态环境与土壤研究所
深入打好碧水保卫战作为我国“十四五”乃至今后更长时期的一项重要举措，意义重大、影响深远，是实现美丽中国建设目标的必然选择。全力打好碧水保卫战面临着废水处理难度大、效率低、绿色高效新技术少的现实难题，迫切需要水污染治理关键新材料和新技术的创新突破，而工程纳米材料/技术是水污染治理中技术含量高、极具成长性和最具市场前景的战略新兴产业。中国环境科学研究院、广东省科学院生态环境与土壤研究所团队围绕工程纳米材料的可控制备及其在水处理中的高效利用的国际难题，以“纳米材料可控制备-原理与关键技术突破-工程示范应用”为主线，在多年科技攻关和研究积累的基础上，2021年在可控制备技术和高效利用技术方面取得重要突破，在工程示范和推广应用方面取得新进展：
1 突破了工程纳米材料规模化制备技术瓶颈，创新了功能化定向设计、可控稳定制备方法和反应机制。进一步明晰了材料形貌与制备方法、结构性能与环境应用之间的科学关系，丰富了工程纳米材料可控制备理论，为批量获得理想的新材料提供了理论依据；针对共价有机框架材料合成反应耗时长、条件苛刻、难以实现规模化生产的缺点，研发机械球磨法生产新型共价有机框架材料，使制备时间显著缩短、有机溶剂用量大幅减少、产能明显提高，突破了共价有机框架规模化制备技术瓶颈；在理论原理层面明确了工程纳米材料制备研发策略，依据污染物的特性和水处理的实际需要，针对性的自主设计制备了一系列粒径均匀、形貌各异、效果优良、具有自主知识产权的新型复合工程纳米材料，增加了工程纳米材料应用领域和场景，提高了研究团队自主创新研发能力。
2 深度挖掘工程纳米材料在污染物快速检测、重金属强化去除、有机污染物催化降解方面的高效利用技术。针对环境水样品前处理耗时长的问题，利用磁性功能材料特有的超顺磁性和强吸附能力，建立了大体积环境水样品快速前处理技术，开发了基于磁分离的环境水体痕量污染物快速分析新方法，相比与传统固相萃取前处理技术，分析时间缩短80%以上，萃取剂用量减少90%，检出限降低一个数量级；针对行业废水处理难题，研发了废水深度降解去除技术，研发了具有高催化活性的异质结金属/共价有机框架材料 (MOFs/COFs)，实现了制药、养殖废水有机污染物高效降解技术。研究团队建立了水体毒害污染物分析、去除和降解关键技术体系，形成了自己的特色和优势。
3 研究团队将工程纳米材料的产学研用相结合，在环境应用和工程示范方面取得了新进展。针对突发水环境污染事故中污染物浓度高、必须快速处理的难题，研发了多种新型工程纳米材料，使不同价态重金属锑的吸附量提高7-20倍以上。利用铜基金属有机框架催化剂（已获美国专利授权），与高级氧化等技术耦合应用，在制药、养殖、化工等废水深度处理关键环节中示范应用，污染物削减率90%以上，实现稳定达标排放，为水环境质量改善提供了有力保障。
研究团队包括杰青1人、优青2人、中国环境科学学会青年科学家金奖2人、国家环境保护领军和青年拔尖人才3人次；2021年发表SCI论文27篇，包括Angew. Chem. Int. Ed.、Appl. Catal. B Environ.、ES&T等影响因子10左右论文10篇，核心技术获美国专利授权，5篇论文入选ESI高影响力全球Top1%；出版《环境地球科学学科发展战略报告》（科学出版社，2021）；基金委网站首页作为优秀成果报道；参与编写欧洲-美国纳米技术2030路线图；参与国家生态环境领域基础研究水平和影响力评估报告。研究成果基本实现了磁性纳米材料等新型功能性工程纳米材料的自主研发、环境应用和工程示范的有机融合，推动了绿色纳米环保科学技术发展，显著提升了行业科技水平，取得了显著的社会、经济及生态环境效益，为深入打好碧水保卫战提供了科技支撑。
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