清洁水资源短缺是全世界面临的棘手问题，科学家通过多种途径试图寻求一种高效、节能的光催化材料，以实现有效杀菌净水。以碳材料为代表的非金属光催化剂，具有成本低，酸碱耐受力高等众多优势，尤其是可以有效避免金属向水中溶出引发的二次污染，是一类非常有潜力的新型催化剂。但是目前的非金属光催化剂效率仍然不高，无法与金属基的催化剂相抗衡。
“我们课题组一直致力于二维碳材料表面电荷位点选择性的调控。利用这样的思路，我们设想通过对C3N4纳米片边缘的修饰，以促进电子和空穴的分离。”中国科学院过程工程研究所的王丹研究员提及，“同时，边缘的修饰也可以提升氧分子在纳米材料上的吸附，进而提升具有杀菌活性的含氧物种的产生。”
扬州大学的王赪胤教授接着提到：“与目前已知的光催化活性最高的催化剂相比，我们的材料仅需要十分之一的用量即可达到同样的效果。并且它的催化活性可与目前催化活性最高的金属催化剂相媲美。”
同时，该催化剂可以负载在基底上用于杀菌，进而抑制了催化剂向水中的扩散，避免了后续将催化剂与饮用水的分离处理，简化了净水流程，节约了净水成本。此外，科学家们通过将该纳米材料涂敷在玻璃或者塑料表面，制备了连续化的高效净水装置。含细菌的污水从入口流入设备，即可快速的实现杀菌净化，从出口获得饮用水。
“这样的工作不仅提供了一个简单、高效、节能的净水催化剂，从科学问题上也提供了一种碳材料表面电子密度的简单调控方式。”王丹研究员强调到。
最后，悉尼科技大学的汪国秀教授展望到：“这种对二维氮化碳材料表面选择性修饰的思路，将有望在催化、电子、靶向治疗等诸多领域带来更加广阔的应用。”
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929418305722
CHEM, https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.009 影响因子IF 14.104，中科院化学类一区期刊。
氮化碳材料杀菌示意图
