Small｜有机-无机杂化物ZnTCPP/Ti₃C₂Tₓ增强可见光催化杀菌

研究摘要

光辅助杀菌因远程可控、抗菌效率高和不产生耐药性等优点，在抗菌治疗领域受到广泛研究。与近红外光相比，可见光辅助治疗更方便、实用，尤其是在伤口感染领域。卟啉及金属卟啉具有较强的可见光捕获能力、低的光生电子-空穴复合率和光生载流子的快速转移等优点。MXene 是一种新兴的二维层状材料，高的电导率可促进光生电荷载流子的分离和迁移，同时能够在与半导体界面上形成肖特基结，产生内置电场进一步促进载流子分离。在本工作中，通过水热法构建了ZnTCPP/Ti₃C₂T_X 的有机-无机杂化物，增强了可见光吸收及催化，同时ZnTCPP/Ti₃C₂T_X可通过静电方式捕获细菌，显著提高了可见光杀菌效率。

成果简介

我最爱你的一刹那给你打电话你没接，等你看到来电提醒再打回来的时候很可能我就不爱你了。——暖小团

      文章以“Ti₃C₂T_X MXene Modified with ZnTCPP with Bacteria Capturing Capability and Enhanced Visible Light Photocatalytic Antibacterial Activity”为题发表在了国际权威期刊Small上。太原理工大学张翔宇副教授和香港城市大学朱剑豪教授为共同通讯作者，太原理工大学博士生程昊为第一作者。

图文导读

图1. ZnTCPP/Ti₃C₂T_X 有机-无机杂化物在可见光下捕捉细菌和杀死细菌的机理。

要点一：增强可见光光催化

       杂化材料在可见光的照射下，ZnTCPP被激发，光生电子从最高占据分子轨道（HOMO）移动到最低占据分子轨道（LUMO），产生电子-空穴对。同时由于在 ZnTCPP 和 Ti₂C₃T_X 之间形成肖特基势垒，在内置电场的影响下，光生电子从 ZnTCPP 的 LUMO 移动到 Ti₃C₂T_X 的表面，导致电子-空穴对的分离。Ti₃C₂T_X表面的光电子将吸附的O₂还原成·O₂-自由基。同时，空穴参与氧化反应，产生·OH自由基。ZnTCPP/Ti₃C₂T_X在可见光照射下会产生更多的ROS。

图2. Ti₃C₂T_X、ZnTCPP和ZnTCPP/Ti₃C₂T_X的UPS光谱及 ZnTCPP与Ti₃C₂T_X接触后光催化提升机制。

图3. 杂化材料细菌捕获能力。

要点二：细菌捕捉能力

ZnTCPP/Ti₃C₂T_X杂化材料可以通过静电吸附捕获细菌，从而进一步增强可见光催化杀菌效率。

致谢

       上述研究工作获得了国家自然科学基金面上项目、中国博士后基金面上等项目的资助，谨此感谢。

文献链接

https://doi.org/10.1002/smll.202200857

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