太陽能裝置可瞬間為水消毒

猜猜. 7年前 (2016-09-04) 4614瀏覽

X4Z2PXFEQ(R`BSV1~66KF`3

材料牛注：斯坦福大學和SLAC國家加速器實驗室能源部的研究人員制造出了一種可以消毒水源的納米結構裝置。該裝置大小僅約郵票尺寸的一半，各種化學消毒用品（包括過氧化氫）的形成都由照射在該裝置上的太陽光所觸發。細菌一旦被殺死，化學品就迅速消散，留下純凈水。該方法既比燒水除菌價格低，又比紫外線除菌效率高。

為了獲得安全的飲用水，我們可以通過把水煮沸來殺死水中的病菌，或把水裝在塑料瓶中放在陽光下暴曬來讓紫外線殺死微生物。在世界上許多地方，清潔水并不容易獲得，使用以上方法獲取飲用水是一種生活方式。

燒水用的燃料往往價格較高，而紫外線法需要6到48個小時才能獲取清潔水，因為紫外線只攜帶太陽總能量的百分之四。這嚴重地限制了每日獲取清潔水的量。

斯坦福大學和SLAC國家加速器實驗室能源部的研究人員制造出了一種可以消毒水源的納米結構裝置，比紫外線法要快得多。該裝置大小僅約郵票尺寸的一半，利用太陽能光譜中的可見光來消毒水源。太陽能光譜中可見光能量占太陽能量的50％，而紫外線的能量僅占太陽光能量的4％。據報道，該裝置可在在20分鐘內殺死超過99.999％的細菌。

該實驗已被 Nature Nanotechnology雜志報道。各種化學消毒用品（包括過氧化氫）的形成都由照射在該裝置上的太陽光所觸發。細菌一旦被殺死，化學品就迅速消散，留下純凈水。作者解釋說，他們只是把裝置放入水中，然后把所有東西一起放在陽光下，太陽會通過這個看起來像一小塊黑色矩形玻璃的裝置完成所有的工作。

用電子顯微鏡觀察該裝置，會發現其表面有許多緊密排列的線條，看起來像指紋一樣。這些線被稱為納米薄片，它們實際上是非常薄的二硫化鉬膜，它們堆疊在矩形玻璃上。二硫化鉬通常用作工業潤滑劑。但是當它加工成只有幾個原子厚的薄膜時，會呈現完全不同的特性，并成為光催化劑。當該薄膜被陽光照射時，它的許多電子會離開原來的地方。然后電子遷移留下的“洞”以及電子就會參與化學反應。 Water-disinfection 為了能夠全方位吸收可見光，二硫化鉬的壁厚必須完全準確。然后每分鐘把一薄層銅加到二硫化鉬壁上。當陽光照射時，銅作為催化劑與二硫化鉬壁一起產生“活性氧”類物質，如過氧化氫。