【牧星·问高】我校李建辉教授团队在工程技术领域顶级期刊《Chemical Engineering Journal》发表最新研究成果

发布时间: 2024-08-31 15:23:53 浏览次数 : 816 来源:河北科技大学

近日，我校材料学院李建辉教授团队在《Chemical Engineering Journal》(中科院一区TOP，IF=15.1)上发表题为“Efficient Antibacterial and Microbial Corrosion Resistant Photocatalytic Coating: Enhancing Performance with S-Type Heterojunction and Cu Synergy”的学术论文，第一作者为研究生李满坤，通讯作者为材料学院教师刘丹、韩宝臣、梁永梅和李建辉。

微生物腐蚀是金属材料腐蚀失效的主要形式，会造成巨大的经济损失，甚至引发灾难性后果。 Cu2O作为一种新型光催化抗菌涂层有望成为微生物腐蚀的有效解决方案。然而，光腐蚀和电荷分离效率低等缺陷限制了其应用。基于此，我校李建辉团队成功合成了一种新型高效抗菌g-C3N4/Cu2O/Cu 涂层， 2D g-C3N4超薄多孔结构为 Cu2O 和 Cu 的沉积提供了充足的活性位点，提高了电流效率，同时增强了光吸收和电子传输能力。此外，2D g-C3N4 和 Cu2O/Cu 之间形成 S 型异质结可有效抑制 Cu2O 光腐蚀。值得注意的是，由于铜离子的协同杀菌作用和活性氧的产生，该涂层在光照和黑暗条件下都能在1小时内快速杀灭大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。同时，该涂层对铜绿假单胞菌引起的316L 不锈钢微生物腐蚀具有显著的抑制作用。因此，这种将光催化与铜元素协同抗菌涂层在保护金属材料免受微生物腐蚀方面具有巨大的应用前景。

近年来，李建辉教授团队围绕金属材料的微生物腐蚀与防护这一多学科交叉研究方向，以耐蚀金属微生物腐蚀行为和机理为主导，围绕“微生物腐蚀机理及其抗菌防护涂层的设计开发”这一主题与美国马萨诸塞大学、东北大学等单位合作开展了一系列研究工作，包括：从基因水平研究了 Pseudomonas aeruginosa 腐蚀TC4钛合金的机理(J. Mater. Sci. Technol., 2021,79 : 101–108 )，以及 Pseudomonas aeruginosa 和 Acetobacter aceti 混菌环境下X80管线钢的腐蚀行为和机理(Sep. Purif. Technol.，2024，351，128135)，探索了产酸菌 Acetobacter aceti 对2205不锈钢的传电和产酸腐蚀机制(Bioelectrochemistry, 2024, 157, 108665)，研究了2205-Cu抗菌不锈钢对电活性细菌 Shewanella algae 的抗菌机理及其耐微生物腐蚀性能。

相关研究得到了国家自然科学基金、河北省重点研发计划、河北省自然科学基金优秀青年科学基金等项目的支持。

【文章链接】

1. Efficient antibacterial and microbial corrosion resistant photocatalytic coating: Enhancing performance with S-type heterojunction and Cu synergy. https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.153519.

2. Electron transfer mediator PCN secreted by aerobic marine Pseudomonas aeruginosa accelerates microbiologically influenced corrosion of TC4 titanium alloy

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.11.042

3. Synergistic effect on corrosion behavior of X80 steel influenced by Pseudomonas aeruginosa and Acetobacter aceti.

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.128135

4. Enhanced corrosion of 2205 duplex stainless steel by Acetobacter aceti through synergistic electron transfer and organic acids acceleration

https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2024.108665

5. Enhanced antibacterial and corrosion resistance of copper-containing 2205 duplex stainless steel against the corrosive bacterium Shewanella algae

https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2024.108768