新方法破解光催化抑菌材料设计难题

近日，中国农业科学院农产品加工研究所肉品科学与营养工程创新团队研发出一种无金属有机光催化材料，在无牺牲剂条件下高效产生活性氧，对大肠杆菌抑菌率超90%。相关研究成果发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。 有机光催化材料的性能，需兼顾内部电荷传输网络的畅通与整体结构的规整，但两者往往相互制约，难以兼得。 针对这一难题，科研团队以二乙炔基氢键有机框架单晶为前驱体，先借助氢键搭建有序骨架，再通过拓扑化学聚合转化为共价有机框架，从而在材料中构筑出一维电荷输运通道。 该设计有效绕开了传统路径的矛盾，使激子的扩散长度提升至约12纳米，在有机光催化材料中属于显著进步。同时，该无金属光催化剂在不添加任何牺牲剂的条件下，可高效利用光能产生过氧化氢，产物生产速率达4.8毫摩尔每克每小时，展现出突出的光催化抑菌活性。 该研究为开发更安全高效的光催化抑菌技术奠定了理论与材料基础，预期在食品保鲜、冷链物流及微生物污染防控等领域具有广阔应用前景。研究得到国家重点研发计划项目资助。