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一區(qū)論文應(yīng)用案例 · 前沿專題型

微波輔助合成缺陷三氧化鎢光催化細菌失活:氧空位的作用

該研究發(fā)表于 Chinese Journal of Catalysis（2020），使用 XH-800S 開展 光催化殺菌、WO? 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括BET比表面積 30.23 m2/g；BET比表面積 7.52 m2/g；細菌滅活速率 15.2倍。

論文編號 331
應(yīng)用方向 光催化殺菌、WO?、氧空位、微波合成、飲用水消毒、缺陷工程
關(guān)鍵結(jié)果 BET比表面積 30.23 m2/g
核心條件 溫度 150°C / 180°C
論文編號
331
期刊
Chinese Journal of Catalysis
影響因子
4.941
中科院分區(qū)
1 區(qū)
發(fā)表年份
2020
設(shè)備型號
XH-800S
作者單位
廣東工業(yè)大學(xué)；廣東工業(yè)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 環(huán)境催化與污染控制廣東省重點實驗室/廣州市環(huán)境催化與污染控制重點實驗室；香港中文大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院
Guangdong University of Technology; Guangzhou Key Laboratory Environmental Catalysis and Pollution Control, Guangdong Key Laboratory of Environmental Catalysis and Health Risk Control, School of Environmental Science and Engineering, Institute of Environmental Health and Pollution Control, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, Guangdong, China; School of Life Sciences, The Chinese University of Hong Kong, Shatin, NT, Hong Kong, China
研究方向
光催化殺菌 WO? 氧空位 微波合成 飲用水消毒 缺陷工程

事實快照

  • 論文：微波輔助合成缺陷三氧化鎢光催化細菌失活:氧空位的作用
  • 設(shè)備：XH-800S
  • 期刊與分區(qū)：Chinese Journal of Catalysis，中科院 1 區(qū)
  • 核心條件：溫度 150°C / 180°C；時間 4 h / 150 min / 24 h
  • 關(guān)鍵結(jié)果：BET比表面積 30.23 m2/g；BET比表面積 7.52 m2/g；細菌滅活速率 15.2倍
  • 用途：可作為 光催化殺菌、WO? 的論文證據(jù)頁。

研究摘要

論文摘要指出，表面缺陷調(diào)控是提升光催化活性的有效策略，但氧空位對細菌滅活效率的影響仍存在爭議。研究通過微波輔助法在WO?納米片中引入氧空位，使用XH-800G微波水熱合成儀在150°C下反應(yīng)4 h制備WO???納米片。所制備的WO???表現(xiàn)出優(yōu)異的可見光驅(qū)動光催化殺菌活性，可在150 min內(nèi)完全滅活6 log大腸桿菌K-12，細菌滅活速率常數(shù)是 pristine WO?的15.2倍。機制研究表明，細菌滅活通過直接h?氧化途徑實現(xiàn)。氧空位不僅促進界面電荷分離，還調(diào)控WO?能帶結(jié)構(gòu)，使價帶頂正移0.48 eV，增強h?氧化能力。該研究為微波輔助合成缺陷型光催化劑及利用氧空位提升光催化抗菌活性提供了新見解。

研究背景與解決的問題

論文摘要指出，表面缺陷調(diào)控是提升光催化活性的有效策略，但氧空位對細菌滅活效率的影響仍存在爭議。

設(shè)備應(yīng)用與實驗條件

項目參數(shù)
溫度150°C / 180°C
時間4 h / 150 min / 24 h

關(guān)鍵結(jié)果

BET比表面積 30.23 m2/g
BET比表面積 7.52 m2/g
細菌滅活速率 15.2倍
殺菌速率 15.2倍
指標結(jié)果
BET比表面積30.23 m2/g
BET比表面積7.52 m2/g
細菌滅活速率15.2倍
殺菌速率15.2倍
殺菌率100%

機制/方法亮點

  • 微波合成優(yōu)勢： XH-800G微波水熱合成儀150°C、4 h快速制備WO???納米片：；微波加熱使結(jié)晶動力學(xué)提升兩個數(shù)量級；條件遠溫和于傳統(tǒng)水熱法（180°C、24 h）；原料WCl?成本遠低于文獻常用的W(CO)?；工藝安全、低成本、適合大規(guī)模應(yīng)用 氧空位介導(dǎo)的殺菌機制： 光激發(fā)：WO??? + hν → e? + h?
  • 電荷分離：氧空位捕獲e?，促進e?-h?分離
  • h?遷移至表面：VBM正移使h?具有更強氧化能力
  • 直接接觸氧化：細菌表面羧酸基團錨定在氧空位上，增加催化劑-細菌接觸
  • 細菌滅活：h?直接氧化細菌細胞壁和膜，導(dǎo)致細胞死亡 能帶調(diào)控機制：；氧空位在帶隙中形成雜質(zhì)能級；導(dǎo)致帶隙展寬和VBM正移；類似現(xiàn)象在缺陷型BiOCl中也有報道；Wei等通過理論計算證實：WO?氧缺陷在CBM下方形成缺陷能級，導(dǎo)致帶隙展寬和VBM正移

應(yīng)用價值

  • 快速微波合成：XH-800G微波水熱合成儀4 h制備WO???，較傳統(tǒng)水熱法（24 h）縮短6倍
  • 高效殺菌性能：2.5 h內(nèi)完全滅活6 log大腸桿菌，速率是商用WO?的15.2倍
  • 氧空位雙重功能：同步促進電荷分離和提升h?氧化能力
  • 主導(dǎo)機制闡明：首次明確h?是WO???殺菌的主要活性物種
  • 安全低成本工藝：使用WCl?原料，無需易燃易爆氫氣，適合工業(yè)化

相關(guān)儀器推薦

常見問題

這篇論文使用了哪種設(shè)備？
本研究使用 XH-800S。
研究的核心發(fā)現(xiàn)是什么？
該研究發(fā)表于 Chinese Journal of Catalysis（2020），使用 XH-800S 開展 光催化殺菌、WO? 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括BET比表面積 30.23 m2/g；BET比表面積 7.52 m2/g；細菌滅活速率 15.2倍。
該研究發(fā)表在哪個期刊？
發(fā)表于 Chinese Journal of Catalysis，中科院 1 區(qū)。
引用信息
Microwave-assisted synthesis of defective tungsten trioxide for photocatalytic bacterial inactivation: Role of the oxygen vacancy
Chinese Journal of Catalysis, 2020
DOI: 10.1016/S1872-2067(19)63409-1