科學家開發出一種淨水材料，利用太陽光就能有效殺死水中細菌
中國科學院及揚州大學組成的研究團隊，成功合成一種能有效去除水中細菌並具有環保特性的材料。只要將這種材料暴露在陽光下，就能有效殺死水中有害的細菌，並在一個小時內淨化 10 公升的水。
光催化消毒
研究團隊使用一種稱為光催化消毒（photocatalytic disinfection）的技術，透過特別的材料吸收光之後，催化氧氣在水中的反應，使其產生活性氧類化合物（reactive oxygen species，簡稱 ROS），這類化合物能穿過細菌的細胞膜，再利用其高活性破壞胞器，進而殺死細菌，達到除菌的效果。
這種技術有望取代目前使用氯化（chlorination）或臭氧消毒（ozone disinfection）等對環境有害的消毒劑，使得許多研究團隊投入相關研究。尤其在受氣候變遷及未來水資源匱乏的擔憂下，找到能有效且安全的方法消毒飲用水更是至關重要。
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過去，光催化消毒效果最佳的材料為金屬觸媒，但使用金屬觸媒在淨化過的水中會殘留部分金屬物質，因此無法安全飲用；而非金屬性的觸媒雖有奈米碳管、石墨烯等較安全的選擇，但在生成 ROS 的效率上則不如金屬觸媒。
而研究團隊合成的化合物，則是在石墨相氮化碳（Graphitic carbon nitride）這種二維材料上加上羧酸（carboxyl）羰基（carbonyl）官能基，使其分子周圍電子雲密度更高。當此種材料吸收紫外光及可見光後，便能有效催化水中的氧氣反應產生一種常見的 ROS，過氧化氫（hydrogen peroxide），以達到相同機制的殺菌效果。
未來發展
該研究初期試驗發現，在 50 毫升的水中，這種材料能在 30 分鐘內去除 99.9999 % 的大腸桿菌（Escherichia coli ），比其他非金屬觸媒的光催化消毒材料還要快五倍的效率。
研究團隊認為，因為石墨相氮化碳容易合成且價格較低的特性，要將此系統規模化相當容易且並不昂貴。不過只殺菌不足以將水淨化為安全的飲用水，研究人員王丹教授表示：「淨水的過程仍需要其他裝置來去除重金屬離子、調節 pH 值，並清除過程中的雜質。」
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參考資料：
- Cassella, C. (n.d.). Scientists Develop a Material That Kills 99.9% of Bacteria in Drinking Water Using Nothing But Light. SceinceAlert
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Teng, Z., Yang, N., Lv, H., Wang, S., Hu, M., Wang, C., . . . Wang, G. (2019). Edge-Functionalized g-C3N4 Nanosheets as a Highly Efficient Metal-free Photocatalyst for Safe Drinking Water. Chem. doi:10.1016/j.chempr.2018.12.009
