应变MBene异质结

低氧下超氧自由基增产16.6倍

通过原子应变诱导自旋极化克服O₂自旋禁阻，在低溶解氧地下水中高效光催化生成超氧自由基用于消毒。

Liu, Zhaoli · Gao, Wenzhe · Liu, Lizhi · Gao, Yixuan · Zhang, Cui · 陈泷 · Lv, Fan · 杜婷 · Luo, Linpin · Zhuo, Junchen · 张文涛 · 季艳伟 · 沈益忠 · 刘文 · 王建龙 · Luo, Mingchuan · 郭少军

Nature Communications 2025

参数信息

超氧自由基产量提升倍数

16.59

连续流系统稳定运行时间

62 h

收集无菌地下水体积

37.2 L

消毒能力对比商用次氯酸钠

25

技术优势

低氧也能高效产生·O₂⁻

应变诱导的自旋极化促进Mo位点与O₂的自旋轨道杂化，克服O₂自旋禁阻，显著提升低溶解氧条件下·O₂⁻的产量。

连续流消毒可放大

50 mg材料构建的连续流消毒系统稳定运行62小时，收集37.2 L无菌地下水，展现出实际应用潜力。

消毒能力是次氯酸钠的25倍

连续流系统的消毒能力达到商用次氯酸钠的25倍，为地下水消毒提供更高效的无残留替代方案。

应用场景

• 光催化消毒：低氧地下水中高效产生·O₂⁻，无需额外供氧即可杀灭超级细菌。
• 水处理：连续流系统可稳定产出无菌水，替代传统化学消毒。
• 环境催化：激活氧分子生成活性氧，用于环境介质中的污染物降解与消毒。
• 氧活化材料：通过自旋极化克服O₂自旋禁阻，提升氧活化效率。