7月9日，长安大学材料学院“铋水清流”第十五届“挑战杯”参赛项目正式立项。聚焦太阳光催化降解水体有机污染物，以新材料研发破解污水处理现实难题，同时规划为期三天实地调研，打通实验室研究与工程应用之间的壁垒。
图为实践团队全体成员在学院前合影
当下，农药、抗生素、染料等微量有机污染物持续汇入河湖水库，传统污水处理工艺难以实现有效降解。绿色光催化技术依靠太阳光驱动反应，可将污染物分解为二氧化碳与水，无二次污染，是极具潜力的治理路径，但现有单一铋基催化材料存在明显缺陷：BiOCl、Bi₂O₂CO₃无法有效利用可见光，BiOBr虽可吸收可见光，光生电子与空穴易快速复合，大幅损耗催化能量。
针对行业痛点，团队创新提出三元复合改性方案，将BiOBr、BiOCl、Bi₂O₂CO₃三种同系层状铋基材料复合，搭建双Z型电荷转移体系。三类材料晶体结构相近，复合后界面贴合紧密，有效规避晶格失配难题，提升电荷传输效率。项目采用简易一步溶剂热法制备材料，通过调控前驱体摩尔比反复试验，确定1:1:0.2为最优配比，所得BCCO
0.2复合材料比表面积达32.912 m²/g，分别是纯BiOBr与二元复合材料的1.62倍、1.44倍，大幅增加催化活性位点。
实验室模拟太阳光测试数据表现亮眼：300W氙灯照射50分钟，BCCO
0.2对罗丹明B降解效率达99.03%，反应速率常数0.0928 min⁻¹，优于多款已见文献报道的铋基复合催化体系；材料适用性广泛，对四环素、甲基橙、亚甲基蓝等多种污染物降解率分别可达90.63%、78.90%、85.03%；循环稳定性良好，五次重复使用后降解效率仍维持81.24%以上。同时该材料制备流程简短、常温常压即可完成反应，具备工程转化基础优势。
但团队并未止步于理想实验室数据，清醒认识到研究存在短板与落地阻碍。真实水体存在pH波动、悬浮物干扰、多污染物共存等复杂变量，实验已证实碱性环境下材料催化效能近乎失效，高浓度污染物水体中降解效率大幅下滑；催化剂投放过量会产生光散射、传质受限问题，且目前行业普遍存在催化剂回收固定、与现有污水工艺适配难等痛点，也是光催化技术迟迟无法大规模工程应用的核心原因。
为摸清真实水环境工况、找准技术优化方向，团队定于7月10日至12日开展实地走访调研，行程覆盖三大关键点位。首日前往鄠邑区黄河流域水生态保护警示教育中心，梳理黄河流域水污染整体现状与相关治理政策要求；次日赴周至县西驼峪水库，实地观测天然饮用水源地真实水质状况；最后走进西安市第四再生水厂，完整观摩城市污水处理全流程，挖掘现有工艺深度处理环节的技术瓶颈，研判光催化技术可落地应用的适配环节。
对于常年深耕实验室、与化学试剂、表征仪器为伴的材料专业学生而言，走出实验台开展实地调研属于跨界实践。团队负责人表示，科研不能只局限于烧杯中的理想数据，脱离实际工况研发的材料只能停留在论文层面。本次调研将重点厘清三类核心问题：不同水环境场景对水处理技术的性能、成本要求；现有污水处理工艺的技术短板；光催化方案在经济性、实操性上的市场竞争力。
团队明确项目定位，不局限于完成科创赛事、刊发学术论文，而是致力于推动技术落地转化。虽然现阶段BCCO
0.2材料距离规模化产品化仍有不小差距，但此次实地调研将为后续材料改良、工艺优化提供现实依据，帮助团队梳理出从实验室成果到工程应用亟待攻克的各类难题。此次立项与实地调研相结合的模式，也让青年科研学子跳出单一实验思维，在理论创新与一线实践的碰撞中深化对科研价值的理解，以材料科技创新守护水域生态，践行绿水青山发展理念。
