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所属领域

新材料，环保，土壤重金属污染修复

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项目介绍

2.1 痛点问题

（1）2014年土壤公报显示我国耕地污染超标率高达19.4%，绝大部分为重金属污染；

（2）日益增长的粮食需求与土壤重金属污染日趋严重之间的矛盾；

（3）异位修复成本高昂，且大部分方法不适合耕地污染修复；

（4）原位修复可操作性强，但目前常用的修复剂长效性差，用量大，导致土壤结构变化。

2.2 解决方案

本项成果开发了一类可用于土壤重金属污染治理的无机插层材料，通过同晶取代等方式，能够将目标重金属离子锚定在材料的晶格中。利用该类材料优异的稳定性、良好的抗酸性，显著降低了重金属离子的生物有效性和移动性，切断了重金属离子向作物的传输，实现了重金属离子的超稳矿化，有望实现耕地重金属污染的原位、快速、长效修复，为我国粮食安全做出贡献。

2.3 竞争优势分析

据国家环保局公开数据显示，在重金属污染耕地中，镉污染最为严重（点位超标率为7%），近年来研究人员所开发的对于镉处理的产品如下表所示：

本项成果所开发的超稳矿化材料，在镉离子的去除方面极具优势：去除量大、制备简单、成本低、过程环保。

经国家一级科技查新单位中国化工信息中心有限公司出具的查新报告（报告编号2020-507），其结论为：“国内外均未见与该综合技术特征相同的文献报”。

2.4 市场应用场景

随着我国土壤污染防治行动计划、土壤污染防治法、土壤环境质量标准等相关法律、法规、技术标准的相继出台，农用地土壤污染修复市场的规模会迅速扩大，面对我国4亿多亩受污染耕地，作为该类土壤较为实用、易于推广的钝化材料和技术，预期未来市场前景将非常广阔。以修复1亿亩污染耕地计算，大约需每亩土地单次施用量约为0.2吨，按照施用一次有效期为10年计算，则每年平均需使用的土壤修复材料总量约为200万吨，以每吨产品售价1万元，可形成至少200亿元/年的产值。

2.5 发展规划

发展现状：

前期研究已明晰部分重金属离子超稳矿化的作用机理，并推出了一款超稳矿化材料，设计了应用模型。

钙铝超稳矿化材料：通过撒播等方式，可用于耕地重金属污染（镉、铜、镍等）的原位修复，通过同晶取代等方式，快速地将重金属离子锚定在晶格中（图1），显著地限制了重金属离子的生物有效性和可移动性（图2），切断了向植物传输的路径。

图1

图2

未来规划：

（1）超稳矿化材料生产技术进一步放大；

（2）针对特定重金属离子设计定制式超稳矿化材料；

（3）考察材料的长效性及对土壤结构及农作物的影响。

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合作需求

投融资、商务合作等。

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团队介绍

团队负责人为段昊泓副教授，博士生导师，中组部 “海外高层次人才引进计划”。研究兴趣包括纳米材料合成、土壤重金属污染修复、电催化、生物质等可再生资源的催化转化。研究论文由国家自然科学基金委和美国化学会C&EN等网站报道，并作为National Science Review和Nature Catalysis等期刊的亮点报道。研究成果申请10项中国发明专利、2项PCT、1项美国专利和2项欧洲专利。

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联系方式

联系人：李老师

E-mail：lijiaoli2016@tsinghua.edu.cn

成果编号：2021067

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