深医科研成果

医学部何前军教授/微纳光电子研究院苏陈良教授联合在国际顶级学术期刊《Advanced Materials》上发表文章

文章来源: 作者: 发布时间:2021年08月12日 点击数: 字体:

近日,深圳大学微纳光电子研究院苏陈良教授与医学部生物医学工程学院何前军教授团队联合在国际顶级期刊《Advanced Materials》(JCR一区TOP期刊,影响因子:30.849)上发表了一篇题为"Homogeneous carbon/potassium-incorporation strategy for synthesizing red polymeric carbon nitride capable of near-infrared-photocatalytic H2 production"的研究论文。徐杨森特聘研究员和博士研究生范明俭为论文的共同第一作者,苏陈良教授和何前军教授为共同通讯作者。

氢气既是一种重要的绿色能源,也是一种绿色、安全的普适性抗炎分子,光催化制氢成为能源制造和疾病治疗的一种新兴策略。红外光(NIR)能量占太阳光能量的50%以上,并且还具有比紫外/可见光更高的组织穿透能力和更低的光毒性,因而利用NIR光催化产氢对于能源和医药都具有重要意义。但目前报道的近红外响应的半导体异质结普遍具有潜在的毒性或生物化学不稳定性(如金属硫化物、有机敏化剂和黑磷);而掺杂型半导体材料的光吸收虽然可以扩展到近红外光窗口,但却很难拥有合适的能带结构和NIR光催化活性。

深圳大学微纳光电子研究院苏陈良教授课题组和医学部何前军教授课题组密切合作,提出了一种固体盐模板法均相掺杂策略,采用与前驱体三聚氰胺结构相似的2,4,6-三氨基嘧啶为碳掺杂原料,使用氯化钾晶体粉末作为模板剂和钾源,在氯化钾熔点以下(600度),成功合成一种新型的碳/钾共掺杂的七嗪基红色聚合氮化碳(RPCN)。该掺杂方法实现了高量且均匀的碳/钾共掺杂,从而改变了氮化碳的本征能带结构,导致氮化碳光吸收红移(带隙1.71 eV)和光生电子-空穴分离效率得到显著提升,从而实现了高效的近红外光解水。与传统的PCN和其他红色碳基光催化剂相比,合成的RPCN表现出窄的带隙(1.71 eV)和强的近红外吸收,实现了高效的近红外光催化水解产氢和最高的表观量子效率(AQE=0.84% at 700±10 nm; AQE=13% at 500±10 nm)。在荷瘤小鼠模型上,证实了:在NIR光照射下,利用瘤内RPCN原位分解水产生的氢,实现了高效的肿瘤治疗。RPCN利用肿瘤微环境中大量存在的水和还原型谷胱甘肽(GSH)作为底物,可以源源不断地、可控地光催化产氢,因而是一种绿色、高效的肿瘤治疗策略。提出的固体盐模板均相掺杂策略为开发新型半导体材料提供了新的思路,开发的碳/钾掺杂红色氮化碳材料为太阳光解水产氢和氢气治疗提供了优秀的平台。

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全文链接: https://doi.org/10.1002/adma.202101455

 

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