近日，化學工程學院先進功能材料研發(fā)與應用團隊在無機光催化功能材料的可見光響應抗菌機制研究方面取得系列重要進展，相關研究成果以“Mechanism analysis of surface structure-regulated Cu₂O in photocatalytic antibacterial process”和“Principle of CoS₂/ZnIn₂S₄ heterostructure effect and its mechanism of action in a visible light-catalyzed antibacterial process”為題，分別發(fā)表在SCI一區(qū)TOP期刊《Journal of Hazardous Materials》和《Journal of Colloid and Interface Science》上。論文的第一作者分別為我院2021級碩士研究生王康富、呂美儒，通訊作者均為唐曉寧教授，通訊單位為昆明理工大學化學工程學院。該系列研究工作得到了國家自然科學基金、廣東省企業(yè)科技專項的資助。

由于半導體光催化材料獨特的表面原子排列方式與暴露晶面的差異性對可見光吸收顯示出明顯的差別，同時刻面的缺陷空位會影響半導體光催化材料的化學電子結構并直接影響光催化活性。因此對材料表面的晶面設計及調(diào)控將對提高光催化抗菌性能具有重要的技術價值。

以不同表面結構的Cu₂O單體作為研究對象，探究具有表面空位缺陷的微晶材料在光催化抗菌過程中的作用機理。采用液相還原法并調(diào)控配比制備出暴露(111)、(100)和(110)晶面的Cu₂O光催化抗菌劑。不同表面調(diào)控改性的Cu₂O光催化抗菌性能有著明顯差異，通過分子結構模型深度揭示了暴露表面原子結構在光催化抗菌過程中起的關鍵作用，可為光催化抗菌材料表面改性引起的構效關系提供一定技術價值（論文連接：DOI: 10.1016/j.jhazmat.2023.132479）。

新型硫系光催化半導體材料因為豐富的能帶結構而被關注，ZnIn₂S₄因其獨特的電子結構在光催化制氫以及還原CO₂等方面被廣泛研究。美中不足的是，ZnIn₂S₄單一光催化劑光誘導電荷載流子重組速率過快，在一定程度上限制了其可見光吸收能力和光催化活性。因此為了彌補這一缺陷，材料表面結構的改性及調(diào)控將對提高可見光驅(qū)動催化抗菌性能具有深遠的研究意義。

受助催化劑耦聯(lián)改性半導體在可見光驅(qū)動催化技術中擁有優(yōu)異性能的啟發(fā)，采用二次水熱法利用助催化劑CoS₂耦聯(lián)半導體ZnIn₂S₄構建肖特基異質(zhì)結進行材料重構，探究具有強大內(nèi)置電場和豐富表面活性位點的微晶材料的可見光驅(qū)動催化抗菌機理。CoS₂/ZnIn₂S₄二者構建較強界面耦合，有效地抑制了光生電子/空穴對的復合，驅(qū)動電子定向快速轉(zhuǎn)移增強其可見光驅(qū)動抗菌效果。該研究為優(yōu)化此類新型硫系抗菌材料結構設計和高效細菌滅活機理開辟了新的研究思路（論文連接：DOI: 10.1016/j.jcis.2023.09.118）。