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直接Z型光催化材料實現對毒死蜱的高靈敏高選擇性檢測

發布日期:2020-01-20     作者: 陳石華

近期,中科院合肥智能機械研究所黃行九研究員課題組首次設計制備了一種具有中空結構的直接Z型光催化異質結ZnS/Co9S8。利用有機磷農藥毒死蜱對該材料的光催化性能的淬滅作用,構筑的基于ZnS/Co9S8光電傳感器實現了對有機污染物毒死蜱的高靈敏高選擇性檢測。相關研究成果已被Environmental Science: Nano雜志接收發表(Environ. Sci.: Nano 2020. DOI: 10.1039/C9EN01265F)。

為了提高農作物的產量,有機磷農藥被廣泛用于農業生產中。與其它有機磷農藥相比,毒死蜱的使用量位居榜首,但其殘留對人體與生態環境造成危害的新聞報道也層出不窮。因此發展高靈敏性、高選擇性、簡單快速的毒死蜱殘留檢測新方法尤為重要。

    近幾年,光電化學檢測方法因具有靈敏度高、響應快速、設備簡單、易微型化等優點,得到了廣泛的關注。光電檢測在有機污染物的檢測也取得了一些進展,但設計無生物分子標記的高靈敏高選擇性光電化學敏感界面方面仍然面臨嚴峻的挑戰。直接Z型異質結因其優異的催化性能被廣泛應用在水的分解、CO2的還原、降解有機物等研究領域,代表了當前最前沿的新能源利用和環境凈化的發展趨勢。

 該課題組根據半導體材料的能帶結構設計的直接Z型異質結使光電材料的光生載流子更快地分離并減少了它們的復合,從而提高了光催化性能;加上中空立方塊的結構極大地增強了光電材料對光的吸收,這些設計都提高了傳感器對毒死蜱的靈敏度。此外,研究小組也首次發現,光電傳感器的高選擇性歸因于ZnS/Co9S8異質結表面上的Co位點與毒死蜱中相鄰的SN原子之間的特異性結合。

該研究為設計更簡便的高靈敏高選擇性光電敏感界面提供了一種新的思路,即可通過設計基于直接Z型異質結構筑光電敏感界面,這在光電檢測惰性有機污染物方面具有巨大潛力。

 

該研究工作得到了國家自然科學基金重點項目、博新計劃、安徽省重大科技專項、中國科學院合肥物質科學研究院“十三五”規劃重點支持項目的支持。

文章鏈接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2020/en/c9en01265f?page=search

 

1 A)基于Z型光催化材料ZnS/ Co9S8的光電化學傳感器載流子的傳遞方式示意圖;B) 高選擇性檢測的機制:毒死蜱農藥與Co9S8 材料的特異性結合。

 

(供稿:納米材料與環境檢測研究室)

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