摘 要：關鍵詞：材料科學前沿論文 資源與環境已成爲當今世界發展的主題。經濟與資源、環境之間的和諧發展日益廣泛受到關注 。如何合理利用資源、保護環境，同時促進經濟的增長，這對相應學科的科學與技術提出了高要求，也已成爲全球化的重要議題。2015環境與材料科
關鍵詞：材料科學前沿論文
資源與環境已成爲當今世界發展的主題。經濟與資源、環境之間的和諧發展日益廣泛受到關注。如何合理利用資源、保護環境，同時促進經濟的增長，這對相應學科的科學與技術提出了高要求，也已成爲全球化的重要議題。2015環境與材料科學技術學術研討會在武漢理工大學資源與環境工程學院院長宋少先教授的主持下拉開帷幕。出席開幕式的人員包括聖路易斯波多西自治大學校長ManuelVilla、武漢理工大學副校長康燦華、聖路易斯波多西自治大學物理研究所所長JoséLuisArauzLara、武漢理工大學新材料研究所所長餘家國教授等，還包括武漢理工大學資環學院、理學院、化生學院、材料複合新技術國家實驗室等單位百餘名師生參加。研討會主題是“環境與材料科學技術”，會議旨在爲中墨兩國合作搭建潛在的平臺，爲環境、材料、能源等多方領域交流最新研究成果提供一個交流的機會。研討會主題圍繞環境、材料、能源、地理空間科學與技術等領域進行了交流，包括1場大會報告與4組分會場報告，雙方與會代表共進行37場次報告，展示了雙方各自最新研究成果，探討了環境、材料與能源等領域的發展趨勢，爲日後合作發展提供了機會。本研討會獲得了中國教育部、武漢理工大學以及聖路易斯波多西自治大學的大力支援。武漢理工大學康燦華副校長在研討會開幕式上發言，希望利用本次機會充分展示該校在環境與材料科學技術領域的研究成果和特色，推動該校在該領域學科建設的發展並提升國際影響。ManuelVilla校長介紹了聖路易斯波多西自治大學的學校歷史、學科結構及對外合作項目，希望兩校在科研合作與學生交流等方面開展深入合作，爲雙方優秀學者和學生搭建良好的學術交流平臺。武漢理工大學餘家國教授在大會報告中介紹了用於生產太陽能燃料的石墨烯光催化材料的研究進展與發展趨勢。利用太陽能轉化製備太陽能燃料目前被認爲是解決未來全球能源與環境問題的主要策略之一。其中利用光催化水產氫和還原二氧化碳制甲烷已經成爲利用太陽光製備太陽能燃料的重要且有前景的方法，可以實現清潔、經濟以及再生等生產。通常基於TiO2光催化產氫強烈依賴於觸媒類型與數量，這是因爲僅有TiO2不具備很高的光催化性能，需要添加Pt作爲觸媒，這樣才能增強TiO2的光催化產氫性能，然而Pt更是稀有且昂貴的材料。因此，便宜且來源豐富的材料便成了觸媒的另外選擇。比如基於石墨烯的納米複合材料作爲光催化劑具備增強光催化產氫和二氧化碳還原的能力，能將太陽能轉化成化學能。餘家國教授對在基於石墨烯的納米複合材料在光催化產氫和二氧化碳還原方面的設計與製造研究成果進行了介紹與分享。
聖路易斯波多西自治大學的MagdalenoMedi-na-Noyola教授作了題爲“StructuralRelaxiationandAgingofGlassesandPhysicalGels:aNon-equilibriumStatisticalThermodynamicTheory的大會報告。有一項關於非均衡液體不可逆過程的非均衡統計熱力學理論被用來表述淬火液體結構與動力學的非穩態演變，該理論提出一個方案：演變時間是一個基礎的變量。該方案爲類玻璃材料在高填充率下的老化行爲以及低密度的類凝膠材料的形成過程，方案設計符合通用情況，也符合各系統下的分子內作用過程。比如硬體系和Lennard-Jones簡單液體等具體模型體系都能很好地解釋這個預計方案。其定性定量準確度可以透過對比模擬和實驗結果進行評估。武漢理工大學資源與環境工程學院張一敏教授作了題爲“VanadiumExtractionfromVanadium-bearingCarbonaceousShaleinChina”的大會報告。釩作爲稀有元素之一，被廣泛用於鋼鐵、合金和化工等行業。含釩碳質頁岩是中國重要的含釩資源，總儲存量達到釩儲備的87%。因此釩提取技術得到很大的發展。傳統的高鹽焙燒-濾瀝技術是最早的提釩技術，對設備要求不高，所以得到很多小型工廠的使用。由於許多腐蝕性氣體及超高鹽廢水的產生，且總釩回收的`產率不高，使得該技術逐漸淘汰。雖然空白焙燒-濾瀝、鈣化焙燒-濾瀝和直接酸濾技術比高鹽焙燒技術更環保，但是各自有其缺點，並未得到大範圍推廣應用。低鹽焙燒-循環氧化技術同樣面臨高成本和長週期的問題。一種最新技術———一步焙燒-酸濾技術實現了高達77%的釩回收率。而且廢水經過完全處理之後可以全部回收利用，濾瀝殘留也可以用來生產不同類型的建築材料，比如土工聚合物、陶粒、高壓磚等。儘管提釩技術已經發展了很多年，但從含釩碳質頁岩中的提釩工業在國內仍然沒得到全面發展，要進行大範圍的經濟性開發，則需要開展更進一步的研究工作。聖路易斯波多西自治大學物理研究所所長A-rauzLara教授作了題爲“PhysicsofConfinedColloids”的大會報告。
膠體體系在天然材料和人造材料中一直都普遍使用，如在生物流體、蛋白質溶液、細胞質、DNA溶液、顏料、化妝品及食品等方面。膠體介質的物理性質已經被廣泛研究很長時間，但只是具備某些基礎瞭解，而對於膠體系統處於限制條件下的情況卻不明確。本報告介紹了關於膠體顆粒在不同限制條件下的靜態結構與動態性質的研究結果。該研究以聚苯乙烯球溶液爲系統，限制在①兩板之間，②接近牆面，③在球狀室。在不同限制形狀條件下顆粒間的靜態與動態聯繫透過數字光學顯微鏡測量和定量結果分析，包括兩體關聯方程、位移方差和動力結構因素等。武漢理工大學化生學院蔡衛權教授作了題爲“PAASAssistedHydrothermalSynthesisofMesoporousMgOCubewithstrongAdsorptionPerformancetowardsAO7fromAqueousSolutions”的報告。介孔氧化鎂顆粒具備十分優良的吸附性能，尤其在吸附AO7方面。該報告介紹了透過對PAAS進行水熱法和焙燒法制備成介孔氧化鎂顆粒吸附劑。製備的樣品透過XRD，FE-SEM,TEM,TPD,FTIR等技術表徵。該顆粒吸附劑呈現立方形狀與大孔分佈。實驗數據符合郎格繆爾吸附等溫線。動力學方程顯示二級模型可以更好描述AO7在樣品上的吸附行爲。另外氧化鎂立方顆粒比不添加PASS粉末狀的吸附性能更優。該吸附量最高達到3388mg/g。重要的是，該立方狀顆粒可以透過簡單的焙燒過程進行再生，且再生過程不影響它的吸附性能。聖路易斯波多西自治大學YuriNahmad-Moli-nari教授進行了題爲“OpportunitiesinRenewableEnergiesSectorinNexico:ExamplesandProjectsinSanLuisPotosi”的演講報告。國內電力生產可以在任何範圍內透過太陽能輻射收穫或者光子採礦實現。由於競爭性的礦物燃料技術帶來的經濟障礙需要有經濟工程師透過對CO2信用點補助金以及退稅鼓勵或者在生產者的能源固定分配組合裏設計方案，而第三世界國家公共政策十分薄弱，響應慢，甚至不存在，因此，城市、大學以及醫院等可以在激發能源向再生髮現發展方面扮演重要角色。Molinari教授介紹了墨西哥在再生能源領域的發展概況。石油、鋼鐵、水泥、採礦、食品以及化工廠都需要由礦物燃料產生的熱能和電力，而墨西哥的礦物燃料卻呈現降低的趨勢。乾旱和半乾旱地區有大範圍的太陽能輻射面積，這在很大程度上促進了光熱和光電太陽能設備的商業貿易。太陽能在再生能源生產方面的潛力需要創新和發掘，這一點已經在相應能源部門得到了支援，比如一些法律改革。報告裏提到了太陽能項目的3個案例，包括：①在墨西哥聖路易斯中心醫院樓頂安裝太陽能熱點系統；②針對師生提供的一項有關國內太陽能輻射收穫的微型計劃；③滿足學校電力需求的光伏電站設計。武漢理工大學資源與環境工程學院張高科教授在分組報告中作了題爲“PreparationandApplica-tionofNovelEnvironmentalMaterials”的報告，介紹了B（iGe）光催化劑的合成與表徵。表徵手段包括XRD,FE-SEM,XPS等。報告揭示了這些光催化劑的催化特性透過降解水體或者空氣中的污染物進行評估，討論了光催化劑形貌與微觀結構對催化特性的影響，另外分析了光催化反應中活性自由基及可能的光催化機理。聖路易斯波多西自治大學A.López-Valdivieso教授在分組報告中作了題爲“SynthesisofSilverNanostructures”的演講報告。銀納米結構因其獨特的物理化學與生物特性一直受到廣泛關注，並在催化劑、傳感器、光學器件、殺菌化合物以及電子設備製造方面有很多應用。以氰化銀爲銀源、十二烷基硫酸鈉作爲聚合物催化劑、亞硫酸根或者檸檬酸根離子作爲還原劑的銀納米結構新合成方法得到了發展。這種合成方法制得的銀納米線平均直徑9.7±3.8nm，長度爲毫米量級。武漢理工大學資源與環境工程學院吳浩教授在分組報告中作了題爲“AssessingtheEffectsofLandUseSpatialStructureonUrbanHeatIslandsUsingHJ-1BRemoteSensingImageryinWuhan,China”的報告。城市熱島效應因其對生態多樣性和人類健康的影響得到廣泛關注。評價該區域土地使用的空間結構的影響對於提高和理解城市化生態進程非常重要。報告指出了利用半徑分形維數定量不同土地利用類型的空間變量。透過集成HJ-1B衛星、植被指標、景觀指數和分形維數獲得的遙感圖像，比較並分析了土地利用圖形對武漢城市熱效應的影響。
聖路易斯波多西自治大學FacundoRuiz教授在分組報告中作了題爲“MetellicNanoparticles:LargeScaleProductionandAntibacterialProperties”的演講報告。納米顆粒最近的新研究使得其在某些產品中的應用顯得十分顯著。一旦納米顆粒及其特性的範圍可以實現，很多新產品將會出現。納米顆粒包括製備、表徵、動力學、處理及應用等領域，製備也許是其中研究最多的領域。溶液法因其操作簡單且容易量化生產而倍受關注。本研究提出利用溶液介質製備金屬和半導體等納米顆粒，這些方法可以實現大範圍生產，尤其銀、金、氧化鋅和氫氧化鎂顆粒的結果顯示如此。納米顆粒製備已經應用於很多材料方面，包括塑料、陶瓷和顏料等。研究顯示了金屬納米顆粒的殺菌性，特別是銀納米顆粒。研究結果還發現銀納米顆粒的大小與殺菌性存在很強的聯繫，並找到了銀納米顆粒對抗微生物的主要機制。2015年4月，武漢理工大學與墨西哥聖路易斯波多西自治大學簽署了一項學術合作意向，鼓勵和支援雙方學者及學生進行交流合作。而該研討會作爲協議的第一項議程，取得了圓滿成功。今後我們還會定期舉辦該學術研討會，促進和提升武漢理工大學在學科建設水平上的國際發展和影響。