使用光線凈化水

Jeremy Rehm

通過使用光，一種原型綠色材料能夠在1小時內凈化出足夠4個人喝1天的水量。在試驗中，它幾乎可以將10升水中的細菌全部殺死，研究人員就此在2月17日出版的《Chem））雜志上作了報告。

這種新型二維石墨相氮化碳（graphitic carbonnitride）薄片是一種光催化劑：當受到光照時，它釋放電子以形成能夠消滅細菌的破壞性氧基化合物。這種設計避免了其他類似科技的誤區。如今大多數有效的催化劑中都含有金屬，它們可以作為有毒的污染物滲入水中。另外一些不含有金屬，就像這種新型二維薄片，但是效率不高，主要是因為它們將電子束縛得太緊。

來自悉尼科技大學的材料科學家Guoxiu Wang及他的同事們創造出了超薄的石墨相氮化碳片，并且加入了類似酸與酮等化學基團，它們可以將電子誘向薄片邊緣。在那里電子跳上水中的氧原子形成諸如過氧化氫這樣的消滅細菌的含氧化合物。

這種設計可在50升的水樣本中殺死99.999 g%的細菌，包括大腸桿菌。其效率與最好的金屬基催化劑相同。同時，在消滅細菌的速度上也比此前最好的不含金屬的光催化劑快得多，新材料只需30分鐘就可以完成老材料1個小時的工作量。

研究團隊之后將納米片附著于塑料袋的內表面，它可以在1個小時之內凈化10升水。

“我們的動機是為了給那些沒有中心凈水供給的不發達或者遙遠地區提供一種有效利用陽光獲取純凈水的方法。”Wang說道，特別是這種碳與氮的合成物做出的材料在成本上應該還比較低廉。研究人員下一步打算同工程師們一起擴大設計方案，以便其能更好地投入商業用途中。

王麒 譯自 《科學新聞》（Science News） 2019年3月16日