北京中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所(IPE)和江蘇揚(yáng)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(guò)使用石墨氮化碳板來(lái)凈化水。

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

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(duì)于實(shí)際的水處理目的而言不夠有效，因?yàn)樗鼈儾荒墚a(chǎn)生足夠的活性氧來(lái)克服病原體。

來(lái)自IPE和YZU的團(tuán)隊(duì)設(shè)法通過(guò)獨(dú)特的催化設(shè)計(jì)繞過(guò)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(guò)產(chǎn)生大量過(guò)氧化氫來(lái)促進(jìn)反應(yīng)，過(guò)氧化氫通過(guò)氧化細(xì)胞壁并對(duì)其化學(xué)結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞而有效地殺死細(xì)菌。

最終，王認(rèn)為這些結(jié)果，以及設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單性和廉價(jià)的材料，意味著該技術(shù)應(yīng)該相對(duì)容易在更大規(guī)模上發(fā)展。“催化劑和設(shè)備的擴(kuò)大并不困難，”他說(shuō)。“這種材料的結(jié)構(gòu)完全不含金屬，其中一個(gè)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(tuán)隊(duì)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(lái)的步驟，他們計(jì)劃通過(guò)擴(kuò)大材料吸收光子的能力，開發(fā)抗菌纖維和改進(jìn)納米片制備工藝來(lái)提高效率。

然而，他承認(rèn)這種殺菌系統(tǒng)并非旨在單獨(dú)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(shuō)。“我們需要將我們的系統(tǒng)與其他系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，以滿足水凈化要求。”