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只需一点阳光就能检测降解抗生素 环境友好型红外材料助力环保
2022年06月29日 11:51:46
来源：化工仪器网 作者：羊舌木 点击量：4691
近日，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，该新材料可同时实现对氯化小檗碱的检测、降解两大功能，这使其在环保领域展示出潜在应用价值。
【化工仪器网 项目成果】很早以前，人们就发现某些微生物对另外一些微生物的生长繁殖有抑制作用，并把这种现象称为抗生。随着科学的发展，人们终于揭示出抗生现象的本质，从某些微生物体内找到了具有抗生作用的物质，并把这种物质称为抗生素，如青霉菌产生的青霉素、灰色链丝菌产生的链霉素等。
抗生素就是指由微生物(包括细菌、真菌、放线菌属)或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其他活性的一类次级代谢产物，能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。抗生素是人类医学史上最伟大的发现之一，提高了人类对抗细菌感染的能力。但滥用抗生素已严重威胁人类健康并对环境造成了污染。
探索如何有效检测和去除环境中的抗生素已成为当前环保领域研究的热点，同时也是难点之一。科学家们运用絮凝、膜过滤、吸附、化学氧化以及生物降解等各种方法来清除污水中的抗生素以及其他有机污染物，但这些方法都有着技术难度大、处理成本高、步骤繁琐和易出现“二次污染”等弊端。
为了克服弊端，科学家们进一步研究，探索出了如光催化技术、湿式氧化技术、超声波技术、超临界氧化技术等更为先进的处理技术，在这些技术中，光催化技术被认为是最具吸引力的技术之一，因为其利用光能来催化降解污染物，不引入新的污染物，无二次污染，而且材料可以多次重复利用。
光催化材料是指在光的作用下可发生光化学反应的一类半导体催化剂材料。纳米氧化亚铜化学性质较稳定，在日光作用下具有很强的氧化能力，可使水中有机污染物完全氧化生成二氧化碳和水。近年来，许多专家认为纳米氧化亚铜在光催化降解有机污染物方面有很好的应用前景，有望成为继二氧化钛之后的新一代的半导体光催化剂。
但当前相关的光催化技术或材料仍存在着材料合成难度大、成本高、光能利用率低，难以同时降解不同类型污染物的问题，开发高效、绿色、可回收的近红外光材料用于检测和降解污染物具有重要的科学价值，而获得紧凑、高效和低成本的近红外材料是实现其广泛应用的关键因素。
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，他们利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，实现了分子水平复合，解决了有机近红外分子存在的机械强度和热稳定性差、亮度低、光稳定性差等问题，同时解决了物理共混中有机染料容易从二氧化硅基体中泄漏的问题。
该红外半导体发光材料的激发带与抗生素的紫外吸收带相重合，由于内滤效应，可以实现对抗生素进行检测；同时，这种红外半导体发光材料能够在水中产生过氧自由基(O2-)和空穴(h+)，它们可以与抗生素产生作用，进而发生开环等一系列反应，最终将抗生素降解生成二氧化碳和水。
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综合性能和广泛的应用前景，其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，这类材料还可以实现对污染物的光降解，可直接利用太阳光进行激发，无需外加光源，高效、简洁，发出的近红外光对生命体无害，环境友好，可以循环使用，为环境治理提供了新的思路，有望获得实际应用。
(资料来源：科技日报)
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