还原氧化石墨烯介导的二氧化钛电子-空穴分离增强骨支架的光催化抗菌活性

基于还原氧化石墨烯的二氧化钛光催化抗菌骨支架研究 学术背景 在骨缺损修复过程中,细菌感染是植入人工骨支架后最常见的并发症之一。细菌在支架表面形成生物膜,释放酸和酶,干扰骨代谢,破坏骨基质,抑制细胞增殖,延缓骨愈合。为了解决这一问题,研究人员一直在探索具有抗菌功能的骨支架材料。二氧化钛(TiO₂)作为一种金属氧化物半导体,因其光催化产生活性氧(ROS)的能力而被广泛研究。然而,TiO₂光生电子-空穴对的快速复合导致其光催化效率较低,限制了其在抗菌应用中的潜力。 为了提升TiO₂的抗菌效率,研究人员尝试通过改变其晶体结构和表面性质来延长光生载流子的寿命和分离效率。然而,金属离子的引入可能会对细胞产生毒性,影响骨缺损修复。还原氧化石墨烯(rGO)作为一种高导电性材料,能够有效促进光生电子-空穴对的...

双功能Cu2O/g-C3N4异质结:高性能SERS传感器及光催化自清洁系统用于水污染检测与修复

多功能Cu₂O/g-C₃N₄异质结:高性能SERS传感器与光催化自清洁系统在水污染检测与修复中的应用 学术背景 随着工业化和农业活动的快速发展,水污染已成为全球性的重大环境问题。大量的有害物质,如染料、抗生素和农药,持续被排放到水体中,直接或间接地破坏了水生生态系统,并对人类健康构成严重威胁。传统的污水处理技术难以完全消除或降解这些持久性、隐蔽性和复杂性的污染物。因此,开发能够高效检测和修复水污染的多功能设备变得尤为重要。 表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS)技术因其高灵敏度和广谱检测能力,已成为痕量污染物检测的有效方法。然而,传统的SERS基底依赖于贵金属(如金或银),这些材料成本高且易腐蚀,限制了其大规模应用。相比之下,基于半...

在金红石二氧化钛表面光诱导水解的电子-原子核动力学研究

在金红石二氧化钛表面光诱导水解的电子-原子核动力学研究

光诱导水解离在金红石二氧化钛表面的电子-原子核动力学研究 研究背景与动机 光催化水裂解是光催化技术的重要应用之一,而二氧化钛(TiO₂)是一种具有重要应用前景的光催化材料。尽管二氧化钛在光催化水裂解和实际应用中的表现令人瞩目,但其光诱导水解的微观机制仍未完全揭示。本文研究团队通过第一性原理动态模拟,解析了在典型水-金红石TiO₂(110)界面上,光生载流子的传输路径和光诱导的水解离过程。这一研究不仅为理解光催化表面反应提供了重要的见解,也可能为提升光催化性能提供新的可能性。 研究来源与作者介绍 本研究由北京凝聚态物理国家重点实验室和中国科学院物理研究所的You Peiwei、Chen Daqiang、Liu Xinbao和Zhang Cui,松山湖材料实验室的Zhang Cui,以及普林斯顿...