bbr加速器(bbr_原理)

投稿用户 • 2022年9月28日 20:42:09 • 阿里云主机 • 阅读 139

原创Yang G 抗菌科技圈

第一作者：Jingyu Sun

通讯作者：Jinghong Wen, Donggang Guo, Yaohua Li, Lu Liu

通讯单位：聊城大学, 山西大学，天津医科大学总医院，南开大学

研究速览

近期，南开大学Lu Liu团队在Chemical Engineering Journal上发表了有关富氧空位BiOBr的构筑及其用于高效近红外光驱动抗菌的研究工作。二维层状纳米材料由于其独特的物理性质，在光催化领域具有广阔的应用前景。缺陷工程使二维纳米材料的电子结构得以显著优化，从而进一步增强其光催化活性。该论文通过在室温下的简单还原反应，开发了富氧空位BiOBr (BBR)，并结合实验表征和理论计算，系统研究了氧空位对光吸收特性、光生载流子的利用以及靶向吸附的影响。由于BBR上富含氧空位，增强了对近红外(NIR)光的吸收，提高了光生载流子的分离效率和氧分子的活化，促使大量活性氧产生，使光催化抗菌性能显著提高。该工作为构建BiOBr中的氧空位提供了一种简便的方法，为开发高效的近红外光催化抗菌纳米材料提供了新的思路。

要点分析

要点一，通过简单的还原反应，制备了具有富氧空位BiOBr (BBR)：利用富氧空位优化了BBR的电子结构，增强了其近红外(NIR)光吸收特性。

要点二，富氧空位BiOBr (BBR)具有优异的光催化抗菌活性： 具有富氧空位的BBR对细菌和O2的吸附能力更强，光生载流子寿命更长，加速了光催化抗菌反应。此外，1O2的生成进一步促进了优异的近红外光驱动抗菌活性。

图文导读

图1 BBR样品的(a) SEM, (b) TEM, (c) HRTEM图和(d) SAED图。BBR样品的(e) Bi, (f) O, (g) Br元素分布图。

图2：BBP和BBR样品的(a) VB-XPS谱，(b) UV-Vis-NIR DRS光谱，(c) ESR谱和(d)氧空位水平。

图3：(a) BBP和(b) BBR样品的优化几何形状;(c) BBP和(d) BBR样品的态密度(DOS);(e) BBP和(f) BBR样品的带隙结构。

图4 (a)大肠杆菌和(b)枯草芽孢杆菌的细菌存活率; 大肠杆菌菌落经(c)无样品，(d) BBP样品，(d) BBR样品暗处理后的图片;大肠杆菌菌落经(f)无样品、(g) BBP样品和(h) BBR样品光照处理后图片;(i)无样品、(j) BBP样品和(k) BBR样品处理的大肠杆菌在黑暗环境下的CLSM图像;大肠杆菌经(l)无样品、(m) BBP样品和(n) BBR样品处理后的CLSM图像。

图5：经50 μg/mL的BBR样品在无808 nm激光和有激光照射（2 W/cm2，10 min）处理后大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的SEM图像。

图6：(a) BBP和BBR样品的LPS吸附实验;计算(b) BBP和(c) BBR样品在LPS (PO4C2H6-取代LPS)上的吸附能。

图7：(a) BBP和BBR样品的活性物种捕获实验;(b)·OH、(c)·O2-和(d) 1O2的ESR光谱。

图8：BBR样品的光催化抗菌机理。

结论

该论文通过在室温下的简单还原反应，开发了富氧空位BBR，并结合实验表征和理论计算，系统研究了氧空位对光吸收特性、光生载流子的利用以及靶向吸附的影响，核心结论如下:

1、富氧空位优化了BBR的电子结构，增强了其近红外(NIR)光吸收特性。

2、优化电子结构的BBR加速了光生载流子的分离和转移，产生了高效的光催化抗菌活性。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.137980

参考文献：Jingyu Sun, Shudi Mo, Ze Zhang, Jinghong Wen*, Donggang Guo*, Yaohua Li*, Lu Liu* Optimizing the Electronic Structure of BiOBr via Constructing Oxygen-rich Vacancies for Highly Efficient NIR Light-driven Antibacterial Activity. Chemical Engineering Journal, 2022, DOI: 10.1016/j.cej.2022.137980.

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