由于全年都有充足的太陽輻照,光催化水消毒技術在偏遠的地區具有廣泛的應用前景。但是,粉末狀光催化劑在實際應用中存在局限,不僅回收困難,而且在貧營養地表水中對抗性(stress-resistant)細菌的滅活效率較低。有鑒于此,北京師范大學李陽教授等報道制備了一種可漂浮的整體式光催化劑,在ZIF-8-NH2上負載AgSA單原子和AgNP納米顆粒(AgSA+NP/ZIF)。
本文要點:
(1)
原子分散的Ag形成Ag-N電荷橋,延長了電荷載流子的壽命,從而促進了活性氧(ROS)的生成。Plasmonic Ag納米顆粒的光熱效應降低了細菌對活性氧的抗性,而且了削弱了修復DNA的能力。在陽光照射下,Ag單原子和Ag納米顆粒之間的協同作用使得面積為4.0 cm2的AgSA+NP/ZIF能夠在30 min內,對貧營養地表水中的抗性大腸桿菌(stress-resistant Escherichia coli (E. coli) )實現超過6.0 log對數級的滅活(99.9999%)。此外,面積為36 cm2的AgSA+NP/ZIF能夠對至少10.0 L的地表水進行消毒,這符合世界衛生組織(WHO)推薦的人均每日飲用水配給量(8.0 L)。
(2)
這項研究為偏遠地區的水消毒提供了一種分散式并且具有可持續發展的方法。
參考文獻
Wang, J., Zhang, J., Li, Y. et al. Silver single atoms and nanoparticles on floatable monolithic photocatalysts for synergistic solar water disinfection. Nat Commun 16, 981 (2025).
DOI: 10.1038/s41467-025-56339-2
https://www.nature.com/articles/s41467-025-56339-2