光电材料界面调控及海洋防污机理研究
编号:210
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更新:2025-04-17 14:03:50 浏览:11次
口头报告
摘要
生物污损问题严重影响海工装备的使用寿命,造成巨大的经济损失,威胁海洋安全。特别是在海洋环境水线附近,由于阳光充沛,温度适宜,更有利于微生物膜的形成和发展,导致海工装备材料的生物附着现象更严重,因此,因此如何解决水线附近的生物污损问题尤为紧迫。当前,自抛光防污涂料是目前商用最多防污涂料,其防污机理是自抛光共聚物涂层在使用期限内基体不断受到侵蚀,同时释放防污剂。在静止时,聚合物水解后不能及时溶解,表面更新速度慢,长期使用后抛光速率显著下降,进而导致防污剂难以及时杀死表面附着海生物,防污效果不理想。因此,如何控制防污涂层的自抛光速度以及防污剂的释放速度,提高静态水域下涂层的防污性能,是目前急需解决的关键难题。
光催化抗菌材料可充分利用水线附近的太阳光能,提高光催化杀菌性能,且环境友好,是一种很有前途的新型防污剂。光催化抗菌材料可产生活性氧,在涂层中扩散速度明显优于金属离子,因此光响应杀菌速度更快,与离子杀菌互相配合,实现梯度高效杀菌效果。因此,目前提出一种解决思路:将光催化防污材料应用到光电防污涂层上,解决静态水域下涂层防污效率差的问题。通过P嵌段金属阳离子Ga掺杂Cu2O,产生p-d轨道杂化,可以调节Cu的电子结构从而影响光催化性能。另一方面掺杂引入的空位缺陷可以促进光生电子转移。研究发现空位缺陷的存在可以增强p-d轨道杂化,从而对Cu的电子结构进行进一步调整。在此基础上为了克服传统单金属离子掺杂形成的三元铜基金属氧化物光催化剂在电子结构调整方面的单一成分限制,通过双金属离子掺杂构筑中熵态的铜基中熵金属氧化物(Cu2-x-yGaxZnyO),研究表明掺杂Zn离子可以影响Cu 3d轨道中心,并且Zn离子可能成为活性氧(ROS)反应新的活性位点。中熵氧化物表现出优异的长期和光催化抗菌活性,由于铜离子的灭菌和全太阳光谱驱动ROS的连续产生,抗菌率为>90%,在环保型海洋防污剂中具有巨大的潜力。
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