只需一點陽光就能檢測降解抗生素 環(huán)境友好型紅外材料助力環(huán)保
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】很早以前，人們就發(fā)現(xiàn)某些微生物對另外一些微生物的生長繁殖有抑制作用，并把這種現(xiàn)象稱為抗生。隨著科學的發(fā)展，人們終于揭示出抗生現(xiàn)象的本質(zhì)，從某些微生物體內(nèi)找到了具有抗生作用的物質(zhì)，并把這種物質(zhì)稱為抗生素，如青霉菌產(chǎn)生的青霉素、灰色鏈絲菌產(chǎn)生的鏈霉素等。
抗生素就是指由微生物(包括細菌、真菌、放線菌屬)或高等動植物在生活過程中所產(chǎn)生的具有抗病原體或其他活性的一類次級代謝產(chǎn)物，能干擾其他生活細胞發(fā)育功能的化學物質(zhì)。抗生素是人類醫(yī)學史上最偉大的發(fā)現(xiàn)之一，提高了人類對抗細菌感染的能力。但濫用抗生素已嚴重威脅人類健康并對環(huán)境造成了污染。
探索如何有效檢測和去除環(huán)境中的抗生素已成為當前環(huán)保領(lǐng)域研究的熱點，同時也是難點之一。科學家們運用絮凝、膜過濾、吸附、化學氧化以及生物降解等各種方法來清除污水中的抗生素以及其他有機污染物，但這些方法都有著技術(shù)難度大、處理成本高、步驟繁瑣和易出現(xiàn)“二次污染”等弊端。
為了克服弊端，科學家們進一步研究，探索出了如光催化技術(shù)、濕式氧化技術(shù)、超聲波技術(shù)、超臨界氧化技術(shù)等更為先進的處理技術(shù)，在這些技術(shù)中，光催化技術(shù)被認為是最具吸引力的技術(shù)之一，因為其利用光能來催化降解污染物，不引入新的污染物，無二次污染，而且材料可以多次重復利用。
光催化材料是指在光的作用下可發(fā)生光化學反應(yīng)的一類半導體催化劑材料。納米氧化亞銅化學性質(zhì)較穩(wěn)定，在日光作用下具有很強的氧化能力，可使水中有機污染物完全氧化生成二氧化碳和水。近年來，許多專家認為納米氧化亞銅在光催化降解有機污染物方面有很好的應(yīng)用前景，有望成為繼二氧化鈦之后的新一代的半導體光催化劑。
但當前相關(guān)的光催化技術(shù)或材料仍存在著材料合成難度大、成本高、光能利用率低，難以同時降解不同類型污染物的問題，開發(fā)高效、綠色、可回收的近紅外光材料用于檢測和降解污染物具有重要的科學價值，而獲得緊湊、高效和低成本的近紅外材料是實現(xiàn)其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素。
山東大學化學與化工學院劉鴻志教授課題組制備了一種有機—無機雜化的倍半硅氧烷基近紅外多孔聚合物，他們利用倍半硅氧烷對其進行化學改性來制備有機—無機雜化的倍半硅氧烷基近紅外多孔聚合物，實現(xiàn)了分子水平復合，解決了有機近紅外分子存在的機械強度和熱穩(wěn)定性差、亮度低、光穩(wěn)定性差等問題，同時解決了物理共混中有機染料容易從二氧化硅基體中泄漏的問題。
該紅外半導體發(fā)光材料的激發(fā)帶與抗生素的紫外吸收帶相重合，由于內(nèi)濾效應(yīng)，可以實現(xiàn)對抗生素進行檢測；同時，這種紅外半導體發(fā)光材料能夠在水中產(chǎn)生過氧自由基(O2-)和空穴(h+)，它們可以與抗生素產(chǎn)生作用，進而發(fā)生開環(huán)等一系列反應(yīng)，最終將抗生素降解生成二氧化碳和水。
有機—無機雜化的倍半硅氧烷基近紅外多孔聚合物具有可預見的優(yōu)異綜合性能和廣泛的應(yīng)用前景，其能夠無損快速檢測重金屬離子、硝基化合物、染料以及抗生素等微量污染物；此外，這類材料還可以實現(xiàn)對污染物的光降解，可直接利用太陽光進行激發(fā)，無需外加光源，高效、簡潔，發(fā)出的近紅外光對生命體無害，環(huán)境友好，可以循環(huán)使用，為環(huán)境治理提供了新的思路，有望獲得實際應(yīng)用。
(資料來源：科技日報)
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