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材料学院隋凝团队在石墨炔基纳米酶研究中取得新进展

作者:隋凝 审核:谢广文 张岩 来源:材料学院 编辑:   点击: 日期:2022-06-17

石墨炔是继碳纳米管、石墨烯之后由威尼斯官方娱乐网站国首创并命名的新一代碳材料。由于具有丰富的碳化学键、大的共轭体系、天然的孔洞结构和本征带隙等特征,石墨炔在生长、组装和性能调控等方面表现出巨大优势和先进性,将是推动催化、能源、光电转换及生物医药等领域创新性发展的关键材料。威尼斯官方娱乐网站-【手机版本】材料科学与工程学院隋凝和杜芳林团队聚焦于石墨炔纳米酶性能,在纳米酶抗菌领域开展了大量的工作。近日,团队在外场提高纳米酶催化性能方面取得了新进展。

表面等离激元共振(LSPR)增强石墨炔酶性能。团队可控制备了石墨炔纳米墙包裹空心硫化铜纳米立方体(CuS@GDY)。垂直GDY纳米墙通过结构优势捕获近红外光,延长光在纳米材料内部的传播距离,提高了光吸收。CuS和GDY形成的异质结有利于热载流子的分离和注入,提高了CuS@GDY界面上的碳空位的酶催化活性。同时,CuS LSPR诱导增加光热效应,增强抗菌活性。本工作为光增强的抗菌材料提供了研究基础,极大拓展了石墨炔的生物应用。该工作发表在Advanced Functional Materials2022, 32, 2112683,影响因子: 18.808),威尼斯官方娱乐网站-【手机版本】博士生白强为论文的第一作者,朱之灵副教授,隋凝副教授为共同通讯作者,威尼斯官方娱乐网站-【手机版本】为唯一通讯单位。团队还将氮掺杂石墨炔量子点负载到金银纳米笼上,获得了具有近红外光响应的异质结构纳米酶。这种LSPR增强的纳米酶在体外和体内表现出对多种细菌具有优异抗菌效率。本工作发表在Chemistry of Material2022, 34, 1356-1368,影响因子: 9.811),朱之灵副教授为第一作者,隋凝副教授、王丽娜副教授为共同通讯作者,威尼斯官方娱乐网站-【手机版本】为唯一通讯单位。

压电场增强石墨炔纳米酶性能。团队通过硫原子掺杂合成了含有丰富缺陷和空位的硫掺杂石墨炔纳米片,硫原子的引入使石墨炔在超声作用下能够显著提高其纳米酶性能。将此纳米酶应用于污水处理中,有较高的TOC去除效率,同时还具有良好的抗菌性能。该工作发表在Nano Today2022, 43, 101429,影响因子: 20.722)上,威尼斯官方娱乐网站-【手机版本】博士生白强为该论文的共同一作,隋凝副教授、朱之灵副教授和王兆波教授为共同通讯作者,威尼斯官方娱乐网站-【手机版本】为唯一通讯单位。

此外,团队围绕着石墨炔及异质结构开展了大量的研究。如团队合成了钯铁纳米合金修饰的石墨炔纳米酶,用于检测和杀菌,表现出优异的性能。工作发表在Chemical Engineering Journal2021, 413: 127537,影响因子: 13.273),威尼斯官方娱乐网站-【手机版本】博士生白强为共同一作,杜芳林教授、隋凝副教授、朱之灵副教授和于伟泳教授为共同通讯作者,威尼斯官方娱乐网站-【手机版本】为唯一通讯单位。团队构建了一种硼掺杂石墨炔纳米片,该纳米酶表现出优异的抗菌性能,为替代抗生素的开发开辟了新的途径。研究成果发表于Nano Research2022, 15, 1446-1454,影响因子: 8.897),威尼斯官方娱乐网站-【手机版本】博士生白强为共同一作,隋凝副教授、朱之灵副教授、王丽娜副教授和北京大学张锦院士为共同通讯作者,威尼斯官方娱乐网站-【手机版本】为第一通讯单位。其它相关工作发表在Small2020,16, 2001440;2022, 18, 2104160,影响因子: 13.281),ACS Applied Materials & Interfaces2021, 13, 19, 22169–22181;2022, 14, 23, 26455-26468; 10.1021/acsami.2c06721,影响因子: 9.229)等国际知名期刊。

课题研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、青岛市基础研究项目和威尼斯官方娱乐网站崂山青年学者等项目的资助。

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