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我国科学家利用氮化碳材料实现高效杀菌净水
2019-03-05 |     【关闭窗口】
    

  近期,扬州大学、悉尼科技大学和uedbet体育|uedbet官网|UEDBET赫塔菲官网的科学家联合开发了一种新型的非金属催化剂,在室外正午太阳光照射下,即可在30分钟内完成对富菌污染水的净化,杀菌效率达到99.9999%,符合我国饮用水标准对细菌数量的要求。这篇工作目前已经发表在国际知名期刊《化学》上。 

  清洁水资源短缺是全世界面临的棘手问题,科学家通过多种途径试图寻求一种高效、节能的光催化材料,以实现有效杀菌净水。以碳材料为代表的非金属光催化剂,具有成本低,酸碱耐受力高等众多优势,尤其是可以有效避免金属向水中溶出引发的二次污染,是一类非常有潜力的新型催化剂。但是目前的非金属光催化剂效率仍然不高,无法与金属基的催化剂相抗衡。 

  “我们课题组一直致力于二维碳材料表面电荷位点选择性的调控。利用这样的思路,我们设想通过对C3N4纳米片边缘的修饰,以促进电子和空穴的分离。”uedbet体育|uedbet官网|UEDBET赫塔菲官网的王丹研究员提及,“同时,边缘的修饰也可以提升氧分子在纳米材料上的吸附,进而提升具有杀菌活性的含氧物种的产生。” 

  扬州大学的王赪胤教授接着提到:“与目前已知的光催化活性最高的催化剂相比,我们的材料仅需要十分之一的用量即可达到同样的效果。并且它的催化活性可与目前催化活性最高的金属催化剂相媲美。” 

  同时,该催化剂可以负载在基底上用于杀菌,进而抑制了催化剂向水中的扩散,避免了后续将催化剂与饮用水的分离处理,简化了净水流程,节约了净水成本。此外,科学家们通过将该纳米材料涂敷在玻璃或者塑料表面,制备了连续化的高效净水装置。含细菌的污水从入口流入设备,即可快速的实现杀菌净化,从出口获得饮用水。 

  “这样的工作不仅提供了一个简单、高效、节能的净水催化剂,从科学问题上也提供了一种碳材料表面电子密度的简单调控方式。”王丹研究员强调到。 

  最后,悉尼科技大学的汪国秀教授展望到:“这种对二维氮化碳材料表面选择性修饰的思路,将有望在催化、电子、靶向治疗等诸多领域带来更加广阔的应用。” 

  文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929418305722 

  CHEM, https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.009 影响因子IF 14.104,中科院化学类一区期刊。

   

  氮化碳材料杀菌示意图 

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