La tecnología fotocatalítica antibacteriana y antifouling, reconocida por sus características respetuosas con el medio ambiente, está ganando cada vez más atención por sus posibles aplicaciones. Sin embargo, la actividad de los materiales fotocatalíticos individuales a menudo se ve limitada debido a la baja eficiencia en la separación de portadores de carga.
Para abordar este problema, un equipo de investigación liderado por el profesor Zhang Jie del Instituto de Oceanología de la Academia China de Ciencias (IOCAS) ha logrado avances en la mejora de la actividad antibacteriana fotocatalítica del ZnIn2S4 (ZIS) dopado con manganeso (Mn) y azufre (Sv), utilizando un novedoso enfoque de descomposición de α-MnO2 rico en vacantes de oxígeno. Este estudio ha sido publicado en la revista Journal of Materials Chemistry A.
Un enfoque innovador en la mejora del ZIS
Los investigadores emplearon un método de descomposición en estado sólido de α-MnO2, que presenta abundantes vacantes de oxígeno, para sintetizar con éxito materiales de ZIS co-dopados con Mn y Sv. Los resultados indican que este método de descomposición permite una liberación lenta de los elementos de Mn, asegurando una incorporación más uniforme de estos elementos en la red del ZIS. Además, esta técnica de dopaje mejora tanto la actividad de degradación como la actividad antibacteriana del ZIS de manera más eficaz que los enfoques tradicionales de dopaje que utilizan fuentes inorgánicas de Mn.
Mediante el uso de la microscopía de sonda de Kelvin y análisis de teoría funcional de la densidad, el equipo descubrió que el dopaje por descomposición de α-MnO2 en estado sólido reduce la función de trabajo. Esta reducción ayuda a disminuir la barrera de energía para que los fotoelectrones migren a la superficie.
La formación de enlaces covalentes entre el azufre y el manganeso facilita aún más la migración superficial de los fotoelectrones, mientras que el aumento del contenido de vacantes de azufre obstaculiza la recombinación de los portadores de carga fotogenerados. Este método de dopaje por descomposición en estado sólido proporciona una liberación lenta de los elementos dopantes, lo que lleva a un dopaje más uniforme. El ZIS co-dopado con Mn y Sv producido a través de este enfoque incorpora múltiples estrategias para mejorar su actividad fotocatalítica.
Más información: Hui Zhang et al, Improvement of photocatalytic antibacterial action of Mn, Sv-co-doped ZnIn2S4 prepared by a novel Ov-rich α-MnO2 decomposition approach, Journal of Materials Chemistry A (2025). DOI: 10.1039/D5TA01357G
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
