光电反硝化(Photoelectric denitrification)是解决水体硝酸盐污染的绿色高效技术, 凭借其低能耗无污染的优势成为环境治理领域的研究热点. 界面电子传递效率是决定反硝化速率的关键, 对其提升直接关系到技术的应用效果. 然而, 在传统体系中光生载流子(Photogenerated carriers)易复合、太阳光谱响应范围窄及能量转化路径单一, 致使光能难以被高效转化为化学能, 严重制约了反硝化性能的提升. 针对这一问题, 本研究旨在利用自发极化的铁电体, 在光敏半导体与微生物之间构建高效定向传递的电子桥, 进而强化光生电子的捕获与电子转移效率. 在此, 本文以脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)为模式微生物, 构建了T. denitrificans-Struvite-CdS杂化体系. 该体系中, 鸟粪石(Struvite)作为天然的铁电材料, 在CdS与T. denitrificans之间构筑一个自发极化电场, 这一电场不仅能快速高效夺取CdS表面的光生电子、抑制载流子复合, 还能通过定向极化作用将电子转移至T. denitrificans, 进而实现高效反硝化过程与光能到化学能的高效转化. 综上所述, 本研究提出了铁电材料极化电场介导的界面电子传递新策略, 成功构建高效定向的电子通道, 为环境污染的生物光电化学处理提供了新思路与技术选择.
Zhang et al. (Thu,) studied this question.