太阳能装置可瞬间为水消毒

猜猜. 8年前 (2016-09-04) 4934浏览

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材料牛注：斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室能源部的研究人员制造出了一种可以消毒水源的纳米结构装置。该装置大小仅约邮票尺寸的一半，各种化学消毒用品（包括过氧化氢）的形成都由照射在该装置上的太阳光所触发。细菌一旦被杀死，化学品就迅速消散，留下纯净水。该方法既比烧水除菌价格低，又比紫外线除菌效率高。

为了获得安全的饮用水，我们可以通过把水煮沸来杀死水中的病菌，或把水装在塑料瓶中放在阳光下暴晒来让紫外线杀死微生物。在世界上许多地方，清洁水并不容易获得，使用以上方法获取饮用水是一种生活方式。

烧水用的燃料往往价格较高，而紫外线法需要6到48个小时才能获取清洁水，因为紫外线只携带太阳总能量的百分之四。这严重地限制了每日获取清洁水的量。

斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室能源部的研究人员制造出了一种可以消毒水源的纳米结构装置，比紫外线法要快得多。该装置大小仅约邮票尺寸的一半，利用太阳能光谱中的可见光来消毒水源。太阳能光谱中可见光能量占太阳能量的50％，而紫外线的能量仅占太阳光能量的4％。据报道，该装置可在在20分钟内杀死超过99.999％的细菌。

该实验已被 Nature Nanotechnology杂志报道。各种化学消毒用品（包括过氧化氢）的形成都由照射在该装置上的太阳光所触发。细菌一旦被杀死，化学品就迅速消散，留下纯净水。作者解释说，他们只是把装置放入水中，然后把所有东西一起放在阳光下，太阳会通过这个看起来像一小块黑色矩形玻璃的装置完成所有的工作。

用电子显微镜观察该装置，会发现其表面有许多紧密排列的线条，看起来像指纹一样。这些线被称为纳米薄片，它们实际上是非常薄的二硫化钼膜，它们堆叠在矩形玻璃上。二硫化钼通常用作工业润滑剂。但是当它加工成只有几个原子厚的薄膜时，会呈现完全不同的特性，并成为光催化剂。当该薄膜被阳光照射时，它的许多电子会离开原来的地方。然后电子迁移留下的“洞”以及电子就会参与化学反应。 Water-disinfection 为了能够全方位吸收可见光，二硫化钼的壁厚必须完全准确。然后每分钟把一薄层铜加到二硫化钼壁上。当阳光照射时，铜作为催化剂与二硫化钼壁一起产生“活性氧”类物质，如过氧化氢。