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仪表网 研发快讯】近日，中国科学院海洋研究所在固态Ov-α-MnO2分解法制备Mn、Sv共掺杂ZnIn2S4(ZIS)及其光催化杀菌研究取得进展，相关成果以“Improvement of photocatalytic antibacterial action of Mn, Sv-co-doped ZnIn2S4 prepared from a novel Ov-rich α-MnO2 decomposition”为题发表在国际学术期刊Journal of Materials Chemistry A(Q1, IF=10.7)。
目前，含有毒性杀生剂的防污涂料占据主流市场，但毒性杀生剂严重威胁了海洋生态安全和生物资源，随着国际公约要求的逐级提高，毒性防污涂料的前景将逐渐萎缩，因此，绿色环保的防污新材料和新技术将是未来的研究方向。光催化杀菌防污技术具备绿色环保的特点，其应用潜能逐渐得到认可。然而单一光催化材料的活性受到较低光生载流子分离效率的限制，元素掺杂是较为常用的改性方法，但传统元素掺杂方法难以控制掺杂过程。作者创新性的采用含有丰富氧空位的固态α-MnO2分解法，成功制备了Mn、Sv共掺杂ZIS材料，结果表明固态分解掺杂可以缓慢释放Mn元素，使其更均匀地引入ZIS晶格中。同时固态分解掺杂相较于传统无机Mn源掺杂更能提升ZIS降解和杀菌的活性。通过开尔文扫描探针力显微镜和密度泛函理论分析发现固态α-MnO2分解掺杂ZIS具有降低的功函数，这有助于降低光电子向表面迁移的势垒。S-Mn共价键的产生进一步促进了光电子的表面迁移。同时S空位含量的增加阻碍了光生载流子的复合。固态α-MnO2分解制备Mn、Sv共掺杂ZIS具有多重策略提升其光催化活性，为未来掺杂方法的选择提供了重要的参考价值。
固态α-MnO2分解掺杂ZIS的杀菌性能和性能提升机制分析
中国科学院海洋研究所海洋关键材料全国重点实验室博士生张辉为论文第一作者，海洋关键材料全国重点实验室张杰研究员、张瑞永研究员和孙萌萌副研究员为共同通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金面上项目(42076043、42176049)、山东省自然科学基金重大基础研究(ZR2023ZD31)、山东省优秀青年科学基金(ZR2022YQ39)和中国科学院前沿科学重点研究(ZDBS-LY-DQC025)项目资助。
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