有机硅的加入提高二氧化钛降解水中病毒的效率

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2011年1月13日

美国莱斯大学安德鲁·巴伦(Andrew Barron)和李麒麟(Qilin Li)实验室的一项突破是，一种简单的技术可以使一种普通的杀毒材料显著提高效力。

研究人员并没有试图将这一过程转化为利润，而是将其纳入公共领域。他们希望广泛收养能节省时间、金钱，甚至是生命。

莱斯大学的教授和他们的团队在美国化学学会的《环境科学与技术》杂志上报告说，将硅添加到二氧化钛中，二氧化钛是一种常见的消毒剂欧洲杯线上买球，可以显著提高其降解气溶胶和水传播病毒的能力。

“我们采用了一种大家使用多年的纳米粒子，通过一种非常简单的处理方法，我们在没有任何实际成本的情况下将其性能提高了三倍以上，”巴伦说，他是莱斯大学的查尔斯·w·邓肯·小韦尔奇化学教授和材料科学教授。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球巴伦称自己是“连续创业者”，但他认为这一发现对社会的潜在好处远比任何商业化的想法重要。

巴伦说，二氧化钛被用来杀死病毒和细菌，并通过光催化(通常是紫外线)分解有机物。这种天然物质还被用作油漆、防晒霜甚至食用色素。

他说:“如果你用的是二氧化钛，那就拿着它，用硅脂、二氧化硅或硅酸处理几分钟，就能提高它作为催化剂的效率。”

巴伦的实验室使用“少量”二氧化硅来治疗一种名为P25的商用二氧化钛。他说:“基本上，我们把白色颜料和沙子结合起来。”

Barron说，消毒大量的水以前需要一个小时，现在只需几分钟，因为这种材料的催化作用增强了。“我们选择长江作为检测基准，因为它被认为是世界上污染最严重的河流，病毒含量最高，”他说。“即使是在这种病毒污染水平上，我们也在彻底摧毁与长江污染水平相当的水中的病毒。”

他说，使用少量治疗过的P25需要更长的时间，但效果一样好。“不管怎样，它都是绿色的，而且很便宜。”

该团队两年前开始改造二氧化钛。李是土木和环境工程的助理教授，他的专业包括水和废水处理，他找到巴伦帮助寻找新的光催化纳米材料来消毒饮用水。欧洲杯足球竞彩

巴伦实验室的学生在加热二氧化钛时发现了这一点，但这并不是经典的“啊哈”时刻。研究生兼合著者迈克尔·利加(Michael Liga)看到数据显示，他们的表现大大提高，于是问研究生胡玛·杰弗瑞(Huma Jafry)她做了什么。这篇论文的第一作者杰弗瑞说，“我什么都没做，”巴伦回忆说。

当Barron询问后来获得博士学位的Jafry时，他发现她在加热P25容器之前使用了硅脂密封。随后用非硅脂进行的测试表明，无论样品是否加热，P25的性能都没有变化。巴伦说，值得注意的是，对二氧化钛和二氧化硅的不同组合的进一步研究发现，两者之间的平衡在发现的时候几乎是准确的，最大的影响。

Barron说，将适量的二氧化硅与P25结合，会在分子水平上产生一种被称为能带弯曲的效应。“因为硅氧键非常强，你可以把它想象成一种电介质，”他说。“如果你把介质放在半导体旁边，传导带和价带就会弯曲。因此，你改变了紫外线的吸收(用来激活催化剂)。”

弯曲这些带可以为被紫外线释放的电子创造一条路径，并与水反应生成羟基自由基，羟基自由基是一种负责污染物降解的氧化剂，也是二氧化钛产生的最重要的反应剂。“如果你的传导带弯曲到电子更容易弹出去做其他事情的程度，你的过程就会变得更有效率，”Barron说。

李看到了增强P25的巨大潜力。她说，在发达国家，在集中处理厂中利用这种新材料设计的光反应堆可以更有效地杀死水源中的细菌和灭活病毒，同时最大限度地减少有害消毒副产品的形成。

但最大的影响可能是在发展中国家，那里的水通常是通过SODIS方法消毒的，在这种方法中，水暴露在阳光下，以获得热量和紫外线辐射。