一、研究背景
随着工业化进程的加快，水资源的污染问题日益严重，尤其是在纺织行业，水被广泛用于染色等工艺，但同时这也成为水污染的主要来源之一。为了净化水质，维持水生生态系统健康，研究人员探索多种染料去除方法，其中光催化技术因其高效性、可重复使用和较低的操作成本而广受关注。石墨相氮化碳（g-CN）作为一种无金属聚合物半导体，具有良好的光催化性能，但其在商业化高分子材料的应用尚处于开发阶段，如大豆油类衍生物。大豆油作为一种天然油脂，具备可循环再生优势，是一种可加工制备多种生物基聚合物的宝贵资源。其衍生物，如丙烯酸化大豆油，在工业界获得广泛的关注，目前已进行商业化规模生产。
二、文章简介
代尔夫特理工大学Baris Kumru团队采用快速UV-LED固化工艺，将10%石墨相氮化碳纳米颗粒嵌入到生物基丙烯酸树脂（PureOmer 3005）中，制备出厚度约为200 μm的纳米复合薄膜。
研究结果表明，该纳米复合薄膜具有优异的光催化性能。在醇类介质中，该薄膜对典型的阳离子染料亚甲基蓝（MB，3 mg/mL）的光降解效率显著提高，在静态条件下1h内实现完全去除。并且，该薄膜经过五轮循环实验后，光催化效率仍保持稳定，显示出良好的重复使用性。另外，该薄膜具有优异的抗水性能和耐有机溶剂能力，与未填充石墨相氮化碳纳米颗粒薄膜相比，其吸水率降低73%，在有机溶剂中的膨胀率降低80%，突破制约生物基高分子材料应用的瓶颈。此外，该薄膜在温度高达260℃仍未分解，具有较高的热稳定性，进一步拓宽了其在工业中的应用范围。
该成果以“Graphitic Carbon Nitride Embedded Bio-Based Acrylic Films as Surface Active Photocatalysts”（《嵌入石墨相氮化碳的生物基丙烯酸薄膜作为表面活性光催化剂的研究》）为题，于2024年 12月 19日发表在中国科学院长春应用化学研究所与美国化学会共同出版的期刊Polymer Science & Technology上。
https://doi.org/10.1021/polymscitech.4c00017
三、论文信息
Graphitic Carbon Nitride Embedded Bio-Based Acrylic Films as Surface Active Photocatalysts
Chuyue Lu，Niklas Lorenz，Hanieh Bazyar*， Giulio Malucelli*，Baris Kumru*
（*通讯作者，都灵理工大学；代尔夫特理工大学）
四、作者团队
Baris Kumru，代尔夫特理工大学航空航天工程学院终身教职助理教授，于伊斯坦布尔技术大学获得化学硕士学位，2019年于德国马克斯·普朗克胶体与界面研究所获得博士学位。随后以小组负责人身份加入马克斯·普朗克胶体与界面研究所胶体化学系。2022年，加入代尔夫特理工大学航空航天工程学院，主要从事可持续高分子材料开发、有机光催化剂设计等。（翻译：杨欢欢）