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染料和病毒为光氧化反应创造了新的复合材料

2019-09-23 15:39:59来源:

最近发表在《高级材料》上的一项研究表明,在可见光照射下,天然病毒可以用作支架来固定光敏分子以潜在地氧化废水中存在的有机污染物。

阿尔托大学的一个研究小组开发了一种新颖的策略来创建基于病毒的材料进行催化。该项目由Horizo​​n 2020 MarieSkłodowska-Curie行动构架,旨在为从纳米医学到绿色有机合成或环境科学等主题的光学活性生物杂交材料(生物分子和合成部分的组合)的应用铺平道路。 。

阿尔托大学的博士后研究员爱德华多·安纳亚(Eduardo Anaya)说:“我们面临的第一个挑战是选择合适的光敏剂。由于其卓越的性能,我们决定使用酞菁,这是血卟啉(一种负责血液颜色的染料)的合成衍生物。作为一种活性氧产生剂,然而,这种染料在水性介质中的使用面临着一些影响其性能的挑战,因此,有必要进行精心设计以保持其性能。

与马德里汽车大学的托马斯·托雷斯教授的研究小组合作,合成了一种新的酞菁衍生物,从而在不同的离子强度介质中产生了具有回弹性的分子。该设计即使在水性环境中也能确保染料的光活性。

“我们研究小组的重点之一是设计新的蛋白质组装及其在新材料中的潜在应用,”生物杂种材料研究小组负责人Mauri Kostiainen教授补充说。“我们的方法基于超分子相互作用,例如静电结合因此,在这个项目中,我们决定将带正电荷的染料与带负电荷的烟草花叶病毒(一种300 nm长的棒状病毒)结合在一起,制成光敏纤维材料。这种方法产生了高度有序的螺纹,在阿尔托(Aalto)的纳米显微镜中心,通过X射线散射和多种显微镜技术对其进行了彻底的表征,” Kostiainen说。

Anaya指出,除了结构特征外,最关键的特征是尽管染料固定在纤维中,但仍保持活性。´我们可以将反应位点固定在固体支持物上,并让我们要使其反应的溶液通过它,因为可见光是我们用于其发生的唯一“燃料”。这使我们能够创建一个连续的流量装置,从而能够扩大氧化过程的规模,”他总结说。

研究小组设计了一种概念验证装置,将纤维固定在玻璃毛细管内。在数个循环中将进入的流氧化。评估了纤维的回弹性,认为其结构稳定性和光活性均随时间保持恒定。另一个优点是,一旦氧化过程完成,光脉冲就能分解纤维,使纤维易于处置。报道的方法代表了在连续流动反应中使用生物混合物的第一步,这代表了这种工业过程的环保方法。