有机—无机杂化的倍半硅氧烷基近红外多孔聚合物可直接运用太阳光进行激起,无需外加光源,高效、简练,宣布的近红外光对生命体无害,为环境管理供给了新的思路,

  有机—无机杂化的倍半硅氧烷基近红外多孔聚合物可直接运用太阳光进行激起,无需外加光源,高效、简练,宣布的近红外光对生命体无害,为环境管理供给了新的思路,

  有机—无机杂化的倍半硅氧烷基近红外多孔聚合物可直接运用太阳光进行激起,无需外加光源,高效、简练,宣布的近红外光对生命体无害,为环境管理供给了新的思路,有望取得实践运用。<\/p>\n\n

  刘鸿志 山东大学化学与化工学院教授<\/p>\n\n

  因为抗生素生物可降解性低,而且人们日常日子中对药物常常处理不妥,大约80%以上的抗生素会在环境中累积。例如,作为一种广谱抗生素,“氯化小檗碱”因为具有优秀的抗菌性和较低的副作用而被广泛运用,但当时许多技能难以一起检测并降解此类抗生素。<\/p>\n\n

  近来,山东大学化学与化工学院刘鸿志教授课题组制备了一种有机—无机杂化的倍半硅氧烷基近红外多孔聚合物,该新资料可一起完成对氯化小檗碱的检测、降解两大功用,这使其在环保范畴展示出潜在运用价值。<\/p>

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  上述作用发表于美国化学学会旗下的《可继续化学与工程》杂志并当选封面文章。<\/p>\n\n

  可一起检测降解抗生素<\/p>\n\n

  抗生素是人类医学史上最巨大的发现之一,提高了人类对立细菌感染的才能。但乱用抗生素已严峻威胁人类健康并对环境造成了污染。探究怎么有用检测和去除环境中的抗生素已成为当时环保范畴研讨的热门,一起也是难点之一。<\/p>\n\n

  为铲除污水中的抗生素以及其他有机污染物,科学家们运用了各种办法,包含絮凝、膜过滤、吸附、化学氧化以及生物降解等。但这些办法具有技能难度大、处理本钱高、过程繁琐和易呈现“二次污染”等坏处。<\/p>\n\n

  为战胜上述坏处,科学家们一向在探究更为先进的处理技能,如:光催化技能、湿式氧化技能、超声波技能、超临界氧化技能等。在这些技能中,光催化技能被以为是最具吸引力的技能之一,因为其运用光能来催化降解污染物,不引进新的污染物,无二次污染,而且资料能够屡次重复运用。现在刘鸿志教授课题组的研讨作用进一步丰厚了光催化资料。<\/p>\n\n

  “该红外半导体发光资料的激起带与抗生素的紫外吸收带相重合,因为内滤效应,能够完成对立生素进行检测;一起,这种红外半导体发光资料能够在水中产生过氧自由基(O2-)和空穴(h+),它们能够与抗生素产生作用,从而产生开环等一系列反响,最终将抗生素降解生成二氧化碳和水。”刘鸿志说。<\/p>\n\n

  集多种资料优势于一身<\/p>\n\n

  当时,近红外发光资料在组成上大致分为两种:无机资料,如金属氧化物和半导体纳米晶体,但“价格贵,难以加工和后润饰”是其丧命缺陷。有机资料,包含金属协作物和染料等,依据发光机制能够分为有机近红外荧光资料和有机近红外磷光资料。其间,有机近红外荧光资料具有较高的摩尔消光/吸光系数和荧光量子产率,而且分子结构灵敏易调、价格低廉。但这一资料仍存在一些亟待处理的共性科学问题,例如,其只要较低的热安稳性、力学安稳性、荧光量子功率,而且耐光漂白性差。<\/p>\n\n

  为了处理无机近红外资料的可加工性和有机近红外资料的安稳性问题,科学家们开端制备有机—无机杂化近红外资料。即经过增加无机粒子进行掺杂来战胜有机近红外资料的缺陷。比方,掺杂二氧化硅的有机近红外资料可表现出更高的亮度和光安稳性。可是,嵌入的有机近红外分子简单从二氧化硅基体中走漏,安稳性差,阻止了其运用。<\/p>\n\n

  “经过分子规划,咱们制备了一种噻吩桥联<\/p>\n\n

  咔唑吡喃型有机近红外分子,它是具有超共轭‘D-π-A-π-D’结构的有机半导体。”刘鸿志告知记者,“可是,这种有机近红外分子的机械强度和热安稳性差、亮度低、光安稳性差,严峻限制了其运用。为此,咱们运用倍半硅氧烷对其进行化学改性来制备有机—无机杂化的倍半硅氧烷基近红外多孔聚合物,完成了分子水平复合,处理了有机近红外分子存在的上述问题,一起处理了物理共混中有机染料简单从二氧化硅基体中走漏的问题。”<\/p>\n\n

  为环境管理供给新思路<\/p>\n\n

  刘鸿志以为,有机—无机杂化的倍半硅氧烷基近红外多孔聚合物具有可预见的优异归纳功能和广泛的运用远景,“它能够无损快速检测重金属离子、硝基化合物、染料以及抗生素等微量污染物;此外,这类资料还能够完成对污染物的光降解,可直接运用太阳光进行激起,无需外加光源,高效、简练,宣布的近红外光对生命体无害,环境友好,能够循环运用,为环境管理供给了新的思路,有望取得实践运用。”刘鸿志说。<\/p>\n\n

  不过,技能是不断完善开展的,任何看似“完美”的资料也有瑕疵。<\/p>\n\n

  在许多处理水中污染物的办法中,光催化技能极具优势,但当时相关的光催化技能或资料仍存在一些问题,比方资料组成难度大、本钱高、光能运用率低,难以一起降解不同类型污染物。因而,刘鸿志说:“开发高效、绿色、可回收的近红外光资料用于检测和降解污染物具有重要的科学价值,而取得紧凑、高效和低本钱的近红外资料是完成其广泛运用的关键因素。”他呼吁科学家和产业界加强协作,在提醒资料结构—功能联系基础上,规划开发新式近红外发光资料,加强资料制备工艺研讨,拓展运用场景,加速推进商业化运用。<\/p>\n\n

  相关链接<\/p>\n\n

  光催化资料治污潜力大<\/p>\n\n

  光催化资料是指在光的作用下可产生光化学反响的一类半导体催化剂资料。世界上能作为光催化资料的有许多,包含二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆、硫化镉等多种氧化物、硫化物半导体。前期,世界各国从前较多运用硫化镉和氧化锌作为光催化资料,可是因为这两者的化学性质不安稳,会在光催化的一起产生光溶解,溶出有害的金属离子,具有必定的生物毒性,故发达国家现已很少将它们作为民用光催化资料,部分工业光催化范畴还在运用。尔后,二氧化钛因其氧化才能强、催化活性高、安稳性好等优势一向处于光催化研讨的中心位置。<\/p>\n\n

  现在许多专家以为纳米氧化亚铜在光催化降解有机污染物方面有很好的运用远景,有望成为继二氧化钛之后的新一代的半导体光催化剂。纳米氧化亚铜化学性质较安稳,在日光作用下具有很强的氧化才能,可使水中有机污染物彻底氧化生成二氧化碳和水。因而,纳米氧化亚铜比较适合于各种染料废水的深度处理。研讨人员现已用纳米氧化亚铜光催化降解亚甲基蓝等,取得了较好的作用。<\/p>

【修改:邵婉云】 <\/span><\/div><\/div>

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