北京中國科學(xué)院過程工程研究所(IPE)和江蘇揚州大學(xué)(YZU)的科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出一種有效的節(jié)能技術(shù)，通過使用石墨氮化碳板來凈化水。

“光催化消毒技術(shù)的未來應(yīng)用可以顯著減輕清潔水資源短缺和全球能源短缺，”過程工程研究所教授，該論文的高級作者Dan Wang說。

與使用紫外線，氯化或臭氧消毒的傳統(tǒng)水凈化工藝不同，光催化方法提供環(huán)境安全的水處理 - 只要他們使用正確的催化劑。但不幸的是，這些更環(huán)保的催化劑往往效率低于金屬類。廣泛研究的碳基催化劑，例如碳納米管和氧化石墨烯，對于實際的水處理目的而言不夠有效，因為它們不能產(chǎn)生足夠的活性氧來克服病原體。

來自IPE和YZU的團隊設(shè)法通過獨特的催化設(shè)計繞過這些失敗。他們利用石墨氮化碳納米片，這是一種具有正確電子特性的超薄二維材料，可吸收光并產(chǎn)生活性氧。這種配置有助于通過產(chǎn)生大量過氧化氫來促進反應(yīng)，過氧化氫通過氧化細胞壁并對其化學(xué)結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞而有效地殺死細菌。

最終，王認為這些結(jié)果，以及設(shè)計的簡單性和廉價的材料，意味著該技術(shù)應(yīng)該相對容易在更大規(guī)模上發(fā)展。“催化劑和設(shè)備的擴大并不困難，”他說。“這種材料的結(jié)構(gòu)完全不含金屬，其中一個關(guān)鍵部件 - 塑料袋已經(jīng)商品化，這使得它很容易獲得。”

該團隊打算在技術(shù)準(zhǔn)備好用于商業(yè)用途之前磨練該技術(shù)。作為接下來的步驟，他們計劃通過擴大材料吸收光子的能力，開發(fā)抗菌纖維和改進納米片制備工藝來提高效率。

然而，他承認這種殺菌系統(tǒng)并非旨在單獨凈化水。“凈化需要其他設(shè)備去除重金屬離子，調(diào)節(jié)pH值，去除殘留物，”他說。“我們需要將我們的系統(tǒng)與其他系統(tǒng)結(jié)合起來，以滿足水凈化要求。”